PWM整流器控制策略的研究

近年来,随着电力电子装置的广泛应用,如何减少各种电力电子设备给电网带来的谐波污染,实现“绿色”电能变换成为目前电力电子技术研究的重点之一。在众多谐波治理措施中,使用PWM整流器来调节网侧功率因数,实现能量双向流动这一主动改善电能质量的技术得到了深入的研究和发展。本文基于三相两电平PWM整流器结构,对PWM整流器及其控制策略进行了研究。 PWM整流器的工作原理及数学模型是实现整流器控制的基础。本文分析了PWM整流器各种工作状态的工作原理,基于开关函数和占空比两种描述方法建立了PWM整流器的交流数学模型,并利用等幅值坐标变换得到了适合于仿真和控制系统设计的直流模型。 PWM整流器的参数设计是保证其能稳定工作的前提条件。本文在数学模型的基础上,推导计算了PWM整流器稳态工作时的电感和电容参数,给出了稳态工作时调制度的表达形式,为控制系统的实验提供了理论依据。 对PWM整流器的有效控制是实现其改善电网质量的关键技术。本文重点分析了滞环电流控制和电流前馈解耦控制两种控制策略,并对控制器的参数进行了设计,为PWM整流器的控制奠定了理论基础。 PWM整流器高效控制的实现依赖于高性能的控制系统。本文针对PWM整流器的数学模型和电路模型搭建了滞环电流控制和电流前馈解耦控制的仿真模型,并进行了仿真研究,对控制效果进行了分析比较,验证了控制系统设计的正确性。 硬件平台的搭建是PWM整流器控制系统实现的基础。本文基于DSP和FPGA设计了PWM整流器控制系统,详细分析了硬件设计的原则、硬件电路的结构及硬件具体实现的功能。 最后,基于PWM整流器实验平台,对于PWM整流器的各种控制策略进行了实验验证,给出了详细的控制流程图,分析比较了实验结果。实验结果表明本文所设计的PWM整流器控制系统可以稳定工作,并获得良好的动态性能。