原创《三相电压型PWM整流器双开关表直接功率控制策略》：这是一篇与整流器论文范文相关的免费优秀学术论文范文资料,为你的论文写作提供参考。
摘 要：针对传统的三相电压型PWM整流器直接功率控制存在无功功率失控区和直流侧输出电压波动大等缺点,提出了一种双开关表控制的直接功率控制策略.根据各个扇区内不同开关矢量对有功功率和无功功率作用的大小,设计了快速、慢速两种开关表.有功功率滞环比较器采用三电平控制,系统根据当前滞环输出结果和控制幅度的值选择快速或慢速开关表,产生开关信号驱动主开关进行直接功率控制 仿真和实验结果表明双开关表直接功率控制策略消除了无功功率的失控区,改善了系统的动态特性.
关键词：电压型脉冲宽度调制整流器；直接功率控制；双开关表；三电平控制；滞环控制
DOI：10.15938/i.emc.2015.10.011
中图分类号：TM464
文献标志码：A
文章编号：1007-449X（2015）10-0071-07
0 引言
自20世纪90年代以来,三相电压型PWM整流器因其具有交流侧电流低谐波、单位功率因数、能量双向流动及恒定直流电压控制等优点,在各个领域得到了广泛的应用.如静止无功补偿（SVG）、有源电力滤波（APF）、统一潮流控制（UPFC）、超导储能（ ES）、高压直流输电（HVDC）、电气传动（ED）、新型UPS以及太阳能、风能等可再生能源的并网发电等.三相电压型PWM整流器的控制策略有很多,如：直接功率控制、直接电流控制、间接电流控制、反馈线性化控制等.
三相电压型PWM整流器直接功率控制策略（DPC）,采用功率内环、电压外环的双闭环结构,通过开关表控制有功功率和无功功率的变化,给定无功功率为零,达到控制直流输出电压和单位功率因数运行的目的.由于直接功率控制和直接电流控制相比,算法和系统结构简单、动态性能好、不受坐标变换影响,因此逐渐成为国内外学者研究的热点.
本文对传统开关表进行改进,采用了三电平滞环比较器,并且增加开关表矢量对于有功功率和无功功率的幅度控制,设计快速开关表和慢速开关表两个开关表.开关表选择器根据当前滞环选择器输出Sp的值和幅度控制Cp的值选择快速或慢速开关表进行控制.和传统DPC控制方法相比较,本文所提控制方法消除了无功功率失控区,改善了系统的动态性能.仿真和实验结果均验证了本方案的正确性和有效性.
1 三相电压型PWM整流器DPC系统
1.1 三相电压型PWM整流器数学模型
三相电压型PWM整流器主电路图如图1所示.
其中,是三相对称电压源,是三相线电流,L是滤波电感,R是桥路等效电阻.C为直流侧电容,为整流器输入相电压,UDC是直流侧电压,UDC是直流侧电阻,iL是负载电流.Sa、Sb、Sc为整流器的开关函数.S等于1,代表上桥臂开通,下桥臂关断；S等于O,代表上桥臂关断,下桥臂开通.
根据基尔霍夫第二定律,由图1可得：式中,是下桥臂节点O和电源中性点N之间的电压.对于三相对称系统,电压之和、电流之和为0.因此可得
对直流侧应用基尔霍夫第一定律,可得：式中,对于电阻负载
根据瞬时功率理论,i是整流器输入电流矢量,u是电压空间矢量,id是i的有功分量,iq是i的无功分量,将u和i用复数来表示为：
由式（4）得到整流器的有功功率和无功功率：
假设电压空间矢量和同步旋转坐标系的d轴重合,此时uq等于0,所以：
由式（6）可知,电网电压矢量在d轴投影为一常数,控制id就能实现对p的控制,且id增加时p增加；控制iq就能实现对q的控制,且iq增加时q减少.这就是开关状态Sa、Sb、Sc选择的依据.
1.2 传统DPC系统
DPC控制系统包括直流电压外环、功率内环结构；主电路由交流电压、电流检测电路和直流电压检测电路、滤波电抗器、开关管、直流电解电容器和负载组成.传统DPC控制方法为根据检测到的电流经坐标变换得到两相坐标系下的电压然后得到瞬时有功和无功功率的估算值p、q,p和g和绐定的pref和qref比较后的差值信号送入功率滞环比较器得到Sp、Sq开关信号,扇形θ划分由确定.由直流电压外环PI调节器的输出（代表电流）和直流电压的乘积设定,根据在开关表中选择所需的驱动信号去驱动主电路开关管.
传统直接功率控制策略为了优化整流器性能,将平面分为12个扇区.由确定u的幅角,根据θ确定u的位置.θn由式（7）确定
开关表采用二电平滞环比较器,得到的两种状态0或l.0代表p或q需要减小,1代表p或q需要增加.传统开关表如表1所示.
基于Matlab/SIMULINK搭建了DPC控制系统的仿真模型.从仿真的结果来看,无功功率存在周期性的波动,也就是无功功率的失控区,引起交流侧电流畸变.
这是传统开关表造成的,因为传统开关表为了使有功功率增加,选用了大量零矢量,虽然这样降低了开关频率.但根据瞬时功率理论,选择零矢量轴的投影大小为零,所以零矢量对于无功功率增减不能调节.因为传统开关表在Sp等于1的时候用了6个非零矢量,18个零矢量,所以系统对于无功功率的调节能力差,使无功功率出现了失控区.因为失控区存在,无功功率不能稳定在0的周围,系统不在单位功率因数下运行,所以交流侧交流电流在对应位置会出现畸变.为了消除无功功率失控区,本文提出了一种改进的直接功率控制策略,建立了新的开关表,并且采用双开关表调节,其结构如图2所示.
整流器论文参考资料：
结论：三相电压型PWM整流器双开关表直接功率控制策略为关于本文可作为整流器方面的大学硕士与本科毕业论文整流器接线图论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
