基于模糊PI控制的三相PWM变流器研究

摘要

在节能减排早已成为主流的当今世界，我国的能源总体使用效率偏低，尤其是占据用电量70％以上的电机系统。因此，电机系统的节能显得十分重要。传统的通用变频器由于采用二极管不可控整流，使得在需要电机四象限运行的场合，不但浪费了大量能源，产生对电机控制系统的潜在危险，而且还会产生严重的电网污染。而新型的PWM变流器，能量可双向流动，不仅能够提升电机系统能效和控制性能，而且功率因数高，能够有效解决对电网的污染问题。
　　本文首先对三相PWM变流器的工作原理进行了分析。通过电路矢量图，建立了系统的稳态方程。通过系统稳态方程，分析了其稳态特性和三相系统中主要参数相互间选取的制约。为变流器主要参数的分析设计提供理论依据，并且据此选定三相变流器的主要参数。
　　接着本文介绍了三相电压型PWM变流器的微分方程模型。通过派克变换，得到dq旋转坐标系下数学模型。再根据电压电流双闭环的控制策略，进行了PI控制器参数的设计和仿真分析。通过建立Simulink模型和仿真，验证了理论设计方式在变流器系统中的可行性。另外，本文还阐述了空间矢量脉宽调制（SVPWM）的基本原理及其改进算法。SVPWM作为变流器的调制算法有效拓宽了变流器参数可选范围和系统稳态工作范围。
　　最后，本文介绍了模糊控制策略的构成和原理。将模糊控制和传统PI控制相结合的模糊PI控制器引入电压外环，作为电压外环控制器。通过对系统特性的分析与仿真实验，设计和搭建了系统的Simulink模型。通过对多种情况的仿真分析，验证了模糊PI控制器对系统整体性能改进的可行性。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究趋势

1.3 本文研究内容

第2章 三相PWM变流器

2.1 三相PWM变流器基本结构与原理

2.2 系统稳态特性分析

第3章 三相PWM变流器控制系统分析与设计

3.1 三相PWM变流器控制策略

3.2 三相PWM变流器的数学模型

3.3 空间矢量脉宽调制技术

3.4 三相PWM变流器主要参数设计

3.5 三相PWM变流器的双闭环控制器参数设计与仿真

第4章 三相PWM变流器中模糊PI控制的应用

4.1 模糊控制基本构成和原理

4.2 模糊控制器设计

4.3 模糊PI控制器MATLAB模型

4.4 三相PWM变流器系统整体仿真与对比分析

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢