PWM整流器及其非線性控制策略的研究.pdf

1、傳統(tǒng)的二極管整流器以及由半可控的晶閘管組成的相控整流器，由于其整流環(huán)節(jié)不可控，導致網(wǎng)側功率因數(shù)低，電流諧波大，能量不可逆等缺點。采用自關斷器件組成的PWM整流器可以實現(xiàn)網(wǎng)側電流接近正弦波、單位功率因數(shù)以及四象限運行，并能主動消除由其他傳統(tǒng)整流裝置對電網(wǎng)帶來的諧波污染，節(jié)約能源，具有較快的動態(tài)響應、輸出直流電壓可控和抗負載擾動能力強等優(yōu)點。
　　 本文主要針對三相電壓型PWM整流器及其非線性控制策略進行了研究。通過對電壓型PWM整

2、流器四象限運行工作原理的分析可知，只要控制其網(wǎng)側電流便可實現(xiàn)PWM整流器的控制目標。在三相靜止坐標系下，對PWM整流器基于開關函數(shù)和占空比的數(shù)學模型進行了推導。在此基礎上，根據(jù)坐標變換分別建立了其在兩相靜止和兩相旋轉坐標系下的數(shù)學模型。分析表明：三相電壓型PWM整流器具有時變、強耦合、非線性等特點。對于這類系統(tǒng)，常規(guī)的控制策略及其控制器設計一般采用穩(wěn)態(tài)工作點附近的小信號模型及線性化控制方案。但這種方案需要較大的直流側電容，而且理論上無法

3、實現(xiàn)系統(tǒng)的全局穩(wěn)定。
　　 本文采用非線性控制策略對由三相電壓型PWM整流器組成變流器系統(tǒng)的控制方案進行了設計。具體實現(xiàn)過程為：根據(jù)三相電壓型PWM整流器系統(tǒng)的控制目標，設計了電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制結構。采用電壓定向控制策略，通過輸入輸出反饋線性化以及滑模變結構控制的方法對三相電壓型PWM整流器電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)的控制器進行了設計。
　　 針對三相異步電機交流調速系統(tǒng)，重點對由雙端PWM變流器組成的異步電機的交流

4、調速系統(tǒng)進行了研究。在分析了三相異步電機的數(shù)學模型及其矢量控制的基礎上，給出了整個調速系統(tǒng)的設計方案及其相應的控制策略。對于網(wǎng)側變流器，采用基于輸入輸出反饋線性化的串級結構非線性控制方案；對于電機側的變流器，采用轉子磁鏈定向的矢量控制方案。
　　 為了驗證上述方案的有效性，本文借助于MATLAB對上述各種類型的控制方案進行了仿真研究。仿真結果表明：三相電壓型PWM整流器直流側輸出電壓穩(wěn)定并可控，且抗干擾能力強，網(wǎng)側功率因數(shù)可控(