PWM整流器的PCH控制與應(yīng)用.pdf

1、摘要在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域中，越來(lái)越多的場(chǎng)合需要用到變頻器、高頻開關(guān)電源、逆變電源等變流裝置，這些變流裝置大都需要整流環(huán)節(jié)以獲得直流電壓。常規(guī)的二極管不控整流和晶閘管相控整流給電網(wǎng)注入了大量的諧波及無(wú)功，造成電網(wǎng)諧波污染。在綠色能源技術(shù)快速發(fā)展的過(guò)程中，PWM整流器技術(shù)已經(jīng)成為電力電子領(lǐng)域一個(gè)熱門的研究方向。PWM整流器成為電網(wǎng)與其它電氣設(shè)備的理想接口，它運(yùn)行于單位功率因數(shù)，可以進(jìn)行電網(wǎng)無(wú)功調(diào)節(jié)及直流母線電壓的調(diào)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流正弦化、能

2、量的雙向流動(dòng)，有效減少了諧波對(duì)電網(wǎng)的污染，極大的提高的能源的利用率。針對(duì)PWM整流器非線性的特點(diǎn)，一些專家學(xué)者將反饋線性化、滑?？刂?，反步法等非線性方法應(yīng)用到PWM整流器控制中，并已經(jīng)取得了豐富的理論和實(shí)驗(yàn)成果。本文提出端口受控耗散哈密頓控制這一新型控制策略，并研究其在三相電壓型PWM整流器中的控制與應(yīng)用。第一，闡述了PWM整流器的國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)，包括PWM整流器主電路、控制電路和控制策略。介紹了PWM整流器在三相靜止缸6，力

3、坐標(biāo)系和兩相同步旋轉(zhuǎn)面坐標(biāo)系下的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，并分析該數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)。第二，建立PWM整流器的閉環(huán)狀態(tài)PCH數(shù)學(xué)模型?；诙丝谑芸毓茴D系統(tǒng)(PCH)和能量成型的控制原理，給出PCHD模型的互聯(lián)和阻尼配置無(wú)源性控制方法及系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法。探討PWM整流器系統(tǒng)在阻感負(fù)載、反電勢(shì)負(fù)載等情況下使輸出恒定的控制方法。第三，在已確定主電路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用Matlab／Simulink仿真平臺(tái)研究了PWM整流器系統(tǒng)總體的建模，并對(duì)不同工況下的控

4、制器性能進(jìn)行仿真驗(yàn)證，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。仿真結(jié)果表明，PWM整流器實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)運(yùn)行和直流母線電壓的穩(wěn)定控制，在單位功率因數(shù)直流電機(jī)PCH控制系統(tǒng)中能夠有效的對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，并且具有較好穩(wěn)態(tài)特性，本文所提出的的控制方法達(dá)到了預(yù)期的控制目標(biāo)，具有良好的控制性能。關(guān)鍵詞：PWM整流器；直流電機(jī)；能量成型；哈密頓系統(tǒng)目錄第一章緒論111課題研究的目的及意義112PWM整流器的國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)2121PWM整流器的主

5、電路與控制電路研究一2122PWM整流器系統(tǒng)控制策略一413能量成型控制的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀8131基于能量成型的無(wú)源性控制8132基于能量成型的端口受控耗散哈密頓控制914課題研究的主要內(nèi)容一9第二章三相電壓型PWM整流器的原理及其建模分析1121三相電壓型PWM整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一1122三相電壓型PWM整流器的工作原理，1223三相電壓型PWM整流器的數(shù)學(xué)模型14231三相電壓型PWM整流器在三相靜止他6，c)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型1523

6、2三相電壓型PWM整流器在兩相靜止筇坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型16233三相電壓型PWM整流器在兩相旋轉(zhuǎn)面坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型1724本章小結(jié)18第三章三相電壓型PWM整流器的PCH控制一1931端口受控哈密頓(PCH)系統(tǒng)1932端口受控耗散哈密頓(PCHD)系統(tǒng)2033三相電壓型PWM整流器的PCH模型2134三相電壓型PWM整流器的PCH控制原理2335系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析2436系統(tǒng)仿真研究及結(jié)果分析2537本章小結(jié)31第四章單位功