双PWM变换器负载功率前馈直接功率控制

摘要

双PWM变换器以其电网侧电流正弦化、功率因数单位化、直流侧电压恒定可控、能量能双向流动等特点，应用于异步电机调速系统，对于改善接入电网点的电能质量、电机特殊工况下的节能等有重要意义。本文分别对PWM整流器直接功率控制策略、双PWM变换器协调控制策略进行了研究。
　　 在分析双PWM变换器拓扑结构的基础上，详细分析了双PWM变换器的功率流动特性。建立PWM整流器功率数学模型，实现了PWM整流器直接功率控制的空间矢量调制(SVM)，以PI调节器、SVPWM调制取代传统直接功率控制中的滞环控制器、开关矢量表调制，整流器固定开关频率，利于网侧电感、直流侧电容等硬件电路设计，减小开关损耗。对功率控制环进行解耦控制，搭建仿真模型，实现了预期控制目标。
　　 对于转子磁场定向的异步电机调速系统，将逆变器与电机看作整体，确定负载功率计算方法。针对双PWM变换器协调控制，本文在将电容功率、负载功率区别控制的外环电容功率控制的基础上，提出带系数修正的负载功率前馈的控制策略，根据负载功率的变化快速修正PWM整流器向直流侧功率的传输，减小直流侧电压、网侧电流的波形畸变。仿真分析证明所提出的控制策略的正确性。
　　 对PWM整流器直接功率SVM控制和双PWM变换器进行了部分实验，验证电网侧电流能实现正弦化，直流侧电压恒定。