三相电压型PWM整流器的研究

电压型PWM整流器(简称VSR)由于具备功率因数可控、理想无低次谐波以及能量可双向流动等特点,有效地解决了整流系统的谐波问题,近年来已经成为电力电子技术研究的热点。本文以三相VSR为研究对象,阐述了三相电压型PWM整流器的特性分析与设计实现,提供了一套较全面的系统设计方法。论文主要内容包括系统模型建立、主电路参数设计、控制系统设计以及仿真结果。 本文针对三相VSR拓扑结构的特点,详细分析了主电路的开关过程,运用开关函数的方法分别建立了三相VSR在abc坐标系下和dq坐标系下的数学模型;在此基础上,通过考虑系统稳态和暂态时的正常工作条件,确定了三相VSR主电路参数的选择原则,并给出了计算公式。考虑三相VSR的电流控制方法决定整个系统的输入侧性能,本文讨论了三相VSR的直接电流和间接电流控制方法,详细比较了abc坐标系下和dq坐标系下的固定开关频率直接电流控制方案,并指出dq坐标系下的方案可以满足更高的动、静态性能。 针对电网电压扰动和dq坐标系下三相VSR数学模型的耦合性,本文提出了一种前馈解耦控制方法。经解耦后,系统电流控制模型可以用无耦合的一阶环节表示,从而能够实现有功电流和无功电流的独立控制,并简化了整个系统的控制结构。在做了合理的近似以后,应用工程设计方法设计了双闭环的PI调节器。 最后,设计了一个实际的三相VSR系统,通过MATLAB/Simulink仿真平台,建立了系统的动态模型和电路模型,动态模型仿真和电路模型仿真分别验证了PI调节器设计的可行性和前馈解耦控制方案的有效性。