三相电压型PWM变换器的非线性控制策略研究

发布时间：2020-10-25 22:20

　　 随着清洁能源的发展,越来越多的变换装置应用到现代工业中。近年来以PWM变换器为基础的各种控制技术广泛被引入到功率变换装置当中,因其网侧电流实现正弦波,功率因数近似为1,能量双向流动等优点,真正意义上实现清洁能源的可替代、高效、环保。本文首先介绍了PWM变换器的工作原理,详细推导不同坐标系下的数学模型。其次,提出一种三相电压型PWM变换器的滑模变结构控制。充分利用滑模变结构控制在误差较小时能够快速跟踪的特性,而PI控制在内环电流误差较大的情况下表现良好的收敛性,给出一种PI控制和滑模变结构控制相结合的控制策略,即内环电流误差较小时,采用滑模变结构控制;内环电流误差较大时,采用PI控制。详细推导滑动模态的表达式,并对滑模变结构机理详细分析,给出系统参数设计和稳定性的分析,给出了分界值n的试验,在MATLAB/Simulink中搭建全二阶解耦双闭环仿真模型,分析双闭环控制系统的响应时间和抗干扰性能,验证所提控制策略的正确性。此外,还研究了三相电压型PWM变换器的模型预测功率控制。详细推导目标函数与构造约束函数,使得每个周期内功率误差最小,约束函数。借鉴SVPWM调制技术,选择合适的电压矢量,计算相应电压矢量作用时间,同时给出系统的控制流程图。在MATLAB/Simulink中建立预测功率仿真模型,分析了在不同运行场景下的傅里叶函数变化(FFT)、网流负载有功调节能力,以及负载突变时网流侧电压抗负载扰动能力,验证所提控制策略的有效性。最后,详细介绍TMS320F2812硬件系统的工作原理,以及软件设计部分的程序流程图。
【学位单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM46
【部分图文】：

直接电流控制采用跟踪型 PWM 技术直接控制变换器的电流来实现控制，选择合适的 PWM 调制策略，来产生脉冲序列控制开关器件的导通与关断。图 1.1 给出了常用的三相电压型 PWM 变换器的直接电流控制。网侧电流ai 、bi 和ci 经过两相旋转坐标 dq 变换，得到直流分量di 和qi 分别与电压外环调制而得的有功参考电流和给定的无功参考电流作比较，经过 PI 控制器后进行两相旋转坐标 dq 逆变换得到调制波电压，调制波电压与三角载波比较后驱动功率开关管的导通和关断，产生 6 路脉冲。

i图 1.1 直接电流控制图1.2 给出了常用的三相电压型 PWM 变换器的间接电流控制。直流侧电压dcu 和参考电压dcrefu 作比较，经 PI 控制器调制得到有功电流的给定值drefi 。电流内环采用解耦控制消除有功电流和无功电流之间的耦合作用。 为 PWM 输出侧电压cu 和电网电压su 的相位差， 为脉冲信号的宽度角。该方法 和 必须密切配合，主要由主电路参数决定，但是装置运行会使参数产生偏移影响控制精度[5]。ωLωL d q = arctan u /u2 2d q =k u uqiqrefidcudcrefudidrefisuqudu 图 1.2 间接电流控制直接电流控制和间接电流控制各自不同的特点和性能，总结如下几方面：1）直接电流控制，一般采用 PWM 跟踪技术，对开关频率要求高，能够实时快速跟踪

0000101001232300 UiiRssRsRsdtUdtdidtdidcLLsLsdc矩阵，可得开关函数与两相静止 坐标系下 ()22()2132idcbcidcabcUUssUUsss 转 dq 坐标系变化刻，d 轴与α轴重合，则静止 坐标系与旋2.5 的形式。
【参考文献】

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本文编号：2856041