三相PWM整流器及其控制策略研究

减少电网谐波污染、提高电力整流装置的功率因数是电力电子研究领域的重要组成部分。PWM整流器因具有功率因数高、能量双向流动的优点,适用于中大功率的三相PWM整流器的研究已经成为国内外研究的热点之一,因此对三相PWM整流器的开关控制策略进行深入研究具有很重要的现实意义。 本文首先讨论了三相电压型PWM整流器的基本原理,然后在推导其数学模型的基础上总结了目前采用的各种控制方法,并且指出了各自的特点,主要针对三相电压型PWM整流器的开关控制脉冲的控制算法进行了研究。文中首先分析了基于空间电压矢量调制PWM(SVPWM)的控制方法,详细推导了其实时控制算法原理和计算过程,给出了两种改进方案:其一,在矢量区间判断上采用同步触发脉冲进行判断,给出了在各个扇区中的矢量选择以及占空比的计算公式。其二,采用非坐标变换法进行矢量区间判断,矢量选择和作用时间的计算。这两种改进方法均对SVPWM控制算法有一定程度的简化,从而使其更易于数字化实现。另外,根据PWM整流器的非线性特点给出了一种基于Lyapunov稳定性理论的控制算法,从理论上解决了整流器的大范围渐进稳定的问题。 文中给出了三相电压型PWM整流器主电路参数设计方法,并建立了Matlab/Simulink环境下的仿真模型,对上述控制算法进行了仿真,仿真结果验证了控制算法的正确性和可行性。