不平衡电网条件下的三相PWM整流器控制策略研究

发布时间：2020-07-17 13:39

【摘要】：PWM整流器因其具有能量双向传输,网侧电流正弦化,单位功率因数等特点,可以实现电能的绿色转换,所以被广泛的应用于工业生产中。本文对PWM整流器在平衡电网以及不平衡电网下建立相应的数学模型,并阐述相关参数的设计。通常,对于处在电网电压不平衡故障时的三相PWM电压源型整流器,可以将输入电压等效成三相对称的正、负序以及零序电压之和。这一方法需要进行复杂的坐标变换,且不能同时对网侧电流和直流侧电压进行控制,本文基于扩展瞬时功率,提出如下两种在静止坐标系下对PWM整流器的控制策略。(1)首先,对扩展瞬时功率下的整流器进行功率分析,得出不平衡电网条件下单位周期内的网侧电感吸收和释放能量不一致,进而,提出一种静止坐标系下的输出功率方法;扩展无功率的计算中涉及延迟量的求取,传统的方式是延迟1/4周期法,该方法容易对系统引入时间延迟,本文对此进行改进;考虑到电流内环的PR控制器在实际生产中较难计算参数,本文将准PR控制与PR控制器进行对比,分析得到准PR控制器在谐振频率处可以实现正弦信号的无静差控制,故用准PR控制器代替传统的PR控制器。(2)首先,对PWM整流器建模分析,获得静止坐标系下的预测功率控制模型;其次,通过使单位周期内的有功功率和无功功率等于给定的参考值,获得控制电压的矢量表达式,并推导出可以满足不平衡电网条件下整流器控制要求的功率补偿。对所设计的两种方法,在Matlab/Simulink上搭建相应的仿真模型,通过仿真验证这两种方法的正确性和有效性,并将仿真结果进行比较分析。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM461
【图文】：

电压谐波,基波分量,相角,带通滤波器

0ω∫z图4.3 基于SOGI的带通滤波器数为：012 20 0( )yk sG sV s k sωω ω= =+ +2022 20 0( )zkG sV s k sωω ω= =+ + ω0=ω（电网角速度）以及 k 的话，y 以及 z 都一样的幅值以及相角，并且 z 同 V 的基波分量对于电压谐波并不敏感同时能够实现无静差的

阶跃响应曲线,阶跃响应,控制器,无静差控制

图 4.5 在不同的 k 值时的阶跃响应在0ω 值明确之后，闭环传函的性质仅与 k 图以及阶跃响应曲线，系统在谐振频率处几波动。可以看出当 k 值变小滤波器带宽变窄致系统的动态性能变缓。所以确定 k 值的时。器或常量的情况下，控制器需要含有一个 1/s入信号为 A sin( ω t+ )的时候，只有控制器传，才可以确保被控量的频率以及形状不发其输入信号的无静差控制。所以为实现可以的电流内环控制器采用 PR 控制器[42]来满足

伯德图,伯德图,控制器,角频率

PR*s PRss PRr diss( )(1.5 1) ( )1.5 1(1.5 1)( r) ( )i iLs r Ts G sTseTs Ls G si iα αα α α=+ + ++++ + += +(4.24)其中，PR 控制器的幅值为2 r 020 p2 202( ) ( )kA kωωω ω= + +，该幅值在基波角频率处趋紧于无穷大,因此当式子在频率0ω 时，irα=i*α，idissα=0，可以实现静态无偏差控制。由于电流内环的 PR 控制器只有在基波角频率才能实现电流的无静差跟踪，但在非基波角频率的增益很小，带宽很窄，实际系统中元件参数很难精确计算，基于上述原因，有学者提出准 PR 控制 GQPR(s)[43,44]：r cQPR p2 2c 0( )2k sG s ks sωω ω= ++ +(4.24)

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