三相PWM变换器直接功率控制

发布时间：2019-11-30 06:38

【摘要】：三相PWM变换器因具有输入电流高度正弦、高功率因数、双向能量流动等优点,被应用于调速、无功补偿等各个电力领域。在20世纪90年代初Tokuo Ohnish提出了直接功率控制(direct power control,DPC)方法,该DPC包含了瞬时功率理论、直接转矩控制两种思想,DPC是在瞬时功率理论的基础上通过有功无功功率滞环,选择矢开关量,进而控制PWM(pulse width modulation)变换器的瞬时功率,之后该策略被应用于各PWM变换器系统中。本文首先简单介绍了三相PWM变换器的基本原理及其在abc、αβ坐标系下的数学模型,其次对电网电压定向控制(voltage oriented control,VOC)、无差拍DPC两种三相PWM变换器控制方法进行了研究与分析,其中对于VOC,主要研究了空间矢量调制SVPWM(space vector pulse width modulation)和比例谐振PR控制(proportional resonance)两种控制方法;而对于无差拍DPC,该控制方法则是首先研究每个不同的矢量对功率产生的变化影响,进而得出一个矢量表,即在每个控制周期中,同时选择一个非零电压矢量(Vz)、一个零电压矢量(V0)进行作用,该方法虽结构简单,但无功功率的稳态纹波却较大。为此,本文提出了变矢量个数DPC、三矢量DPC和去耦合DPC三种控制方法。其中变矢量个数DPC是通过分析无差拍DPC电压矢量对功率的影响,发现能使有功功率增加且无功功率增加和能使有功功率增加且无功功率减少的Vz有两个,因此提出了变矢量个数开关矢量表,即在每个控制周期中,当使有功功率无功功率实际值均增加和使有功功率实际值增加且无功功率实际值减少时,选择两个Vz和一个V0;当使有功功率实际值减少且无功功率实际值增加和使有功功率无功功率实际值均减少时,选择一个Vz和一个V0。三矢量DPC是为了能同时根据有功、无功功率给定值计算所选矢量作用的时间,从而提出了三矢量开关矢量表,即在每个控制周期中同时作用两个Vz、一个V0对有功功率和无功功率的稳态纹波进行抑制。去耦合DPC则是通过分析变矢量个数直接功率控制中对无功功率冲击较大的原因,提出新的去耦合矢量表,该表也是在每个控制周期中同时作用两个Vz、一个V0对有功功率和无功功率的稳态纹波进行抑制。分别对所提的三种DPC方法进行研究,研究分析表明:与无差拍DPC方法相比,所提变矢量个数DPC、三矢量DPC和去耦合DPC三种控制方法均可明显减小功率的稳态纹波、电流谐波,且具有较好的动静态特性。
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM46

【参考文献】