【摘要】：傳統(tǒng)的不控整流和相控整流方式存在功率因數(shù)低、諧波大等缺點(diǎn),這給電力系統(tǒng)造成了污染,引起學(xué)術(shù)界的重視。PWM整流器克服了傳統(tǒng)不控整流器和相控整流器的缺點(diǎn),具有功率因數(shù)可控,可實(shí)現(xiàn)雙向(整流/逆變)單位功率因數(shù)運(yùn)行,交流側(cè)電流波形正弦化,系統(tǒng)具有較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng),直接電流控制易于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),等等優(yōu)點(diǎn)。因此,在有著較高技術(shù)要求的高性能電力電子應(yīng)用場(chǎng)合和裝置中,受到學(xué)界的青睞,并有了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本文以三相電壓型PWM整流器為研究對(duì)象,重點(diǎn)對(duì)非線性控制方法在電力電子系統(tǒng)中的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。本文基于三相電壓型PWM整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),分析其工作原理,建立在三相靜止坐標(biāo)系和兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。對(duì)主電路電感和電容的取值范圍進(jìn)行了分析和計(jì)算。對(duì)傳統(tǒng)SVPWM控制算法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究,鑒于該方法的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性,造成控制器的執(zhí)行效率低,給出一種新穎差值SVPWM方法,該方法從電壓入手,利用電壓關(guān)系判斷扇區(qū),大大簡(jiǎn)化SVPWM算法過(guò)程且計(jì)算量小,適合實(shí)時(shí)高精度控制�；陔p閉環(huán)控制器結(jié)構(gòu),對(duì)傳統(tǒng)的電流閉環(huán)PI線性控制方法進(jìn)行了分析,指出其對(duì)非線性系統(tǒng)的局限性,應(yīng)用非線性控制理論,提出了基于負(fù)載電流前饋的滑模變結(jié)構(gòu)電壓環(huán)和輸入/輸出線性化的變結(jié)構(gòu)電流環(huán)雙閉環(huán)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。為了驗(yàn)證本文提出的混合非線性控制方案對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)干擾的優(yōu)越性,在Simulink中分別建立傳統(tǒng)電流閉環(huán)PI矢量控制和非線性混合控制的PWM整流系統(tǒng)仿真模型,對(duì)比仿真結(jié)果,本文提出的非線性方案能夠改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性,并能有效減小外部擾動(dòng)所引起的電壓波動(dòng),加快網(wǎng)側(cè)電流的響應(yīng)速度。為實(shí)現(xiàn)本文提出的三相電壓型PWM整流系統(tǒng)的混合非線性控制策略,設(shè)計(jì)功率等級(jí)為33 k W的實(shí)驗(yàn)樣機(jī),對(duì)主要硬件部分和DSP程序結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。在阻性線性負(fù)載和逆變器非線性負(fù)載下分別進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,采用基于雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)的非線性控制方法,三相電壓型PWM整流器可單位功率因數(shù)運(yùn)行,具有輸入電流諧波畸變率低,動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第 5 章 實(shí)驗(yàn)研究5.1 引言在完成電壓型PWM 整流器系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，33 kW 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)并搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，分別在阻性負(fù)載和逆變器非線性負(fù)載下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)實(shí)驗(yàn)波形進(jìn)行分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。5.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖 5-1 所示，搭建阻性負(fù)載和逆變器負(fù)載實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證本文所用設(shè)計(jì)思路和方法。本實(shí)驗(yàn)所用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要有萬(wàn)用表、電流鉗、高壓差分探頭、功率分析儀等，為清晰觀察波形，這里示波器均設(shè)置為高分辨率模式。

ai圖 5-8 穩(wěn)態(tài)時(shí)交流電流與電壓析圖 5-9，穩(wěn)態(tài)后PWM 整流器的交流電流有效值為 50.47 A，在有功功率為 35.34 kW，無(wú)功功率為 0.08 Kvar，視在功率為 35.38高達(dá) 0.999，說(shuō)明盡管變頻器系統(tǒng)中功率存在感性分量，，但是基于環(huán)控制的 整流器可有效降低無(wú)功分量，實(shí)現(xiàn) PWM 整流器行；在網(wǎng)側(cè)電流諧波方面，基波電流占比高達(dá) 99.97%，通過(guò)進(jìn)一波畸變率為 2.87%，完全滿足諧波標(biāo)準(zhǔn) 5%以下，可知，在動(dòng)態(tài)非入輸出變結(jié)構(gòu)電流內(nèi)環(huán)控制可有效降低網(wǎng)側(cè)無(wú)功分量，實(shí)現(xiàn) 率因數(shù)運(yùn)行，電流對(duì)電壓具有良好的跟蹤效果，極大降低網(wǎng)側(cè)諧波
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM461

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2592514