三相PWM整流器高性能控制系统的研究

发布时间：2017-08-14 07:04

  本文关键词：三相PWM整流器高性能控制系统的研究

  更多相关文章： PWM整流器 双闭环PI控制 直接功率控制 模型预测控制 总谐波失真

【摘要】：目前电网主要采用三相交流方式为大功率负载供电,随着电网对电能质量要求的提高、电力电子技术的飞速发展以及用户端对高性能整流装置需求的日益增加,越来越多的PWM整流器将取代传统的二极管或晶闸管整流器,广泛的应用于各个领域。通过采用更先进的控制方法,可以提高PWM整流器网侧三相电流的稳态谐波性能、提高功率和直流侧电压的动态响应性能。在满足电网谐波要求的前提下,采用该控制方法的PWM整流器可以有效的降低开关频率、减少开关损耗、提高系统效率、降低系统体积和成本。本文主要针对广泛应用于PWM整流器的三种控制方法进行对比研究,包括经典闭环双PI电流控制、直接功率控制(DPC)、模型预测控制(MPC)方法。在相同开关频率下,比较了三种控制方法的稳态和动态性能,发现PWM整流器的经典双闭环电流PI控制的网侧电流总谐波失真(THD)性能较佳,但是其系统的快速响应性能较差；直接功率控制(DPC)其动态控制效果优于经典双闭环PI控制,但是其稳态功率纹波较大；模型预测控制(MPC)动态性能优异,网侧电流THD指标介于DPC和双闭环PI控制之间。在此基础上本文提出了一种改进的模型预测控制方法,其大大提高了传统双矢量MPC的网侧电流THD性能,具有所有比较方法中最低的网侧电流THD值；同时所提出的方法又保持了MPC的优异的动态性能。计算机仿真验证了所提方法有效性以及其所具有优良的稳态和动态性能,本文所提出的方法也可望用于改进各种传统模型预测控制算法的稳态性能。
【关键词】：PWM整流器 双闭环PI控制 直接功率控制 模型预测控制 总谐波失真
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM461
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-11
• 1.1 课题背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9
• 1.3 本文研究内容9-11
• 第二章 三相PWM整流器数学模型11-17
• 2.1 PWM整流器整体结构11-12
• 2.2 PWM整流器数学建模与分析12-16
• 2.2.1 坐标变换12-14
• 2.2.2 建立主回路三相静止坐标系下数学模型14-15
• 2.2.3 建立两相静止坐标系数学模型15
• 2.2.4 两相旋转坐标系数学模型15
• 2.2.5 复矢量分析15-16
• 2.3 本章小结16-17
• 第三章 PWM整流器经典控制方法17-52
• 3.1 经典双闭环PI控制17-36
• 3.1.1 锁相环PLL设计17-20
• 3.1.2 解耦控制20
• 3.1.3 PWM调制20-24
• 3.1.4 PI调节器的设计24-31
• 3.1.5 仿真及仿真结果分析31-36
• 3.2 直接功率控制36-43
• 3.2.1 直接功率控制框图37-38
• 3.2.2 直接功率控制开关表38-40
• 3.2.3 仿真结果及分析40-43
• 3.3 传统模型预测控制43-51
• 3.3.1 传统模型预测控制流程概述44-45
• 3.3.2 传统单矢量模型预测控制基本原理45-46
• 3.3.3 传统单矢量模型预测控制仿真结果与分析46-49
• 3.3.4 传统双矢量模型预测控制原理49-50
• 3.3.5 传统双矢量模型预测控制仿真结果与分析50-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第四章 模型预测控制改进算法及各种方法对比分析52-72
• 4.1 模型预测控制改进算法52-63
• 4.1.1 双矢量模型预测控制改进算法原理52-55
• 4.1.2 双矢量模型预测改进算法仿真结果分析55-59
• 4.1.3 单矢量模型预测改进算法原理59-61
• 4.1.4 单矢量模型预测改进算法仿真结果分析61-63
• 4.2 不同控制方法仿真对比分析63-71
• 4.2.1 仿真参数63
• 4.2.2 各控制方法动态性能分析63-67
• 4.2.3 各控制方法频谱分析67-71
• 4.3 本章小结71-72
• 第五章 结论与展望72-74
• 参考文献74-78
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文78-79
• 致谢79

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