基于DSP的PWM整流器控制策略和应用研究

PWM整流器为电能变换与控制技术提供了变革性思路和手段，具有高功率因数、交流电流正弦化和能量双向流动等优点。本文结合在牵引供电、电力传动等系统中的应用，探讨了PWM整流器的几种先进控制策略及其DSP实现。 本文首先研究了电压型PWM变流器的主电路拓扑、工作原理和数学模型，给出了交流电感和直流电容参数设计方法，讨论了其基本控制方法。 本文引入了虚拟电网磁链概念，根据直流电压、交流电流和整流器开关状态估算虚拟磁链，然后给出了虚拟磁链定向的矢量控制策略，从而实现PWM整流器无交流电压传感器控制。仿真和实验表明该方法与电压定向矢量控制具有类似的控制性能。 在城轨供电、MW级风力发电等系统中，往往需要对PWM整流器进行多重化并联以实现大功率运行。本文在单台同步PI控制方案基础上，对并联多重化均流、消谐控制进行了研究，提出了一种传递d／q轴电流指令的均流方法。研制了PWM整流器的并联二重化样机，采用CAN通讯和延迟采样技术实现了控制目标。 研究用于进口8K电力机车辅电源试验台的PWM整流器控制方法。50kW的PWM整流器交流侧通过电感与逆变器输出相联，直流侧与逆变器直流输入并联。采用三相独立预测电流控制方法调节交流电流，可完成对逆变器的满功率试验和过载、缺相等故障试验。实现了电能循环，可节约大量电能。该系统已通过验收并在现场投入运行，具有控制灵活、节能低噪等优点。