用于變頻調(diào)速裝置的三相PWM整流器若干技術(shù)問題研究.pdf

1、PWM整流器用于變頻調(diào)速裝置既可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng),又具有網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)控制、諧波含量少、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn),減小了對(duì)電網(wǎng)的污染,同時(shí)可以達(dá)到節(jié)能的效果。本文對(duì)PWM整流器的數(shù)學(xué)模型及其控制策略進(jìn)行研究,采用基于Markov鏈的隨機(jī)PWM技術(shù)減小PWM整流器的傳導(dǎo)EMI和高頻噪音,并對(duì)其混沌行為進(jìn)行分析和驗(yàn)證；對(duì)三電平PWM整流器,研究了新型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型及控制策略。對(duì)三相兩電平PWM整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與工作模式進(jìn)行了分析,建立了

2、PWM整流器的低頻時(shí)域模型和高頻時(shí)域模型；針對(duì)PWM整流器的整流狀態(tài),提出了一種基于12區(qū)間的PWM整流器雙單輸入單輸出(DSISO)模型,將PWM整流器等效為兩個(gè)與傳統(tǒng)單相升壓變換器類似的電路結(jié)構(gòu),大大簡(jiǎn)化了對(duì)PWM整流器的分析；基于該模型,推導(dǎo)了小信號(hào)模型,建立了三相PWM整流器從控制到輸出的傳遞函數(shù)；對(duì)系統(tǒng)受到干擾時(shí)系統(tǒng)參數(shù)的變化進(jìn)行了分析,從輸入輸出功率相等的角度,提出了系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)需滿足的條件；根據(jù)空間電壓矢量調(diào)制和伏秒特性理

3、論,提出了開關(guān)信號(hào)由兩相靜止坐標(biāo)系到三相靜止坐標(biāo)系變換時(shí)的控制策略；仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了12區(qū)間DSISO模型及其控制策略的可行性。為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高系統(tǒng)可靠性,結(jié)合12區(qū)間DSISO模型的特點(diǎn),提出了一種基于12區(qū)間DSISO模型的無(wú)交流電壓傳感器PWM整流器控制策略；設(shè)計(jì)了一種區(qū)間自同步控制器,它可以根據(jù)對(duì)指定物理量的判斷對(duì)區(qū)間做出正確的選擇；仿真結(jié)果驗(yàn)證了無(wú)交流電壓傳感器控制策略的有效性。為了解決基于12區(qū)間的DSISO模型能

4、量不能雙向流動(dòng)的問題,提出了一種基于6區(qū)間的三相PWM整流器DSISO模型,仍然是基于α-β靜止參考坐標(biāo)系,將三相PWM整流器等效為兩個(gè)單相全橋PWM整流器,該模型能夠?qū)崿F(xiàn)能量的雙向流動(dòng),并對(duì)其控制策略進(jìn)行了研究。完成了電阻負(fù)載條件下的PWM整流運(yùn)行、電機(jī)空載條件下的能量回饋實(shí)驗(yàn)和電機(jī)帶載條件下的能量回饋實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了基于6區(qū)間DSISO模型及其控制策略的有效性。研究了Markov過程與Markov鏈的工作原理與特點(diǎn),并對(duì)兩狀態(tài)M

5、arkov鏈和三狀態(tài)Markov鏈進(jìn)行了詳細(xì)的分析；提出了一種基于兩狀態(tài)Markov鏈的PWM整流器隨機(jī)PWM技術(shù),能夠使隨機(jī)數(shù)均勻地分布在期望隨機(jī)數(shù)的周圍,并使隨機(jī)開關(guān)頻率分布更加均勻,從而使輸入電流頻譜分布更加均勻,減小了PWM整流器的傳導(dǎo)EMI和高頻噪音,而且與常規(guī)隨機(jī)PWM相比,輸入電流的紋波明顯減小,該方法有效地解決了常規(guī)隨機(jī)PWM技術(shù)產(chǎn)生的時(shí)域與頻域之間的矛盾。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了算法的有效性。研究了三相三電平PWM整流器的

6、新型拓?fù)?分析了四線制三橋臂非對(duì)稱三電平PWM整流器和三相兩橋臂中性點(diǎn)二極管箝位PWM整流器的數(shù)學(xué)模型和工作模式。對(duì)于三相兩橋臂三電平中性點(diǎn)二極管箝位PWM整流器,系統(tǒng)分析了數(shù)學(xué)模型和工作模式,針對(duì)其PWM整流狀態(tài),提出了一種基于12區(qū)間的DSISO模型,在兩相靜止坐標(biāo)系中將三相兩橋臂三電平PWM整流器簡(jiǎn)化為兩個(gè)與傳統(tǒng)單相升壓變換器類似的電路結(jié)構(gòu)。根據(jù)空間矢量調(diào)制和伏秒特性理論,分析了各開關(guān)信號(hào)由兩相靜止坐標(biāo)系到三相靜止坐標(biāo)系變換時(shí)的控