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三相電壓型pwm整流器及其控制的設計畢業論文-資料下載頁

2026-06-11 04:17本頁面

　　

【正文】 imulink搭建上述邏輯仿真模塊如下圖35所示。圖 35 扇區判斷邏輯仿真圖上面給出的邏輯法的仿真方法，還有一種是代數仿真方法。代數法主要是通過分析和的關系，然后可以得到如下的規律[2][13]。（1）如果，則使，否則。（2）如果，則使,否則。（3）如果，則使，否則。并且令，那么M將和扇區N有著一定的聯系，見表31。表 31 代數和M和扇區N的聯系123356N261335同樣在Simulink中給出代數法的仿真模型，如下圖36所示。圖 36 扇區判斷代數法仿真模型對上述的兩種方法進行仿真，可到如下圖37所示的扇區波形。圖 37 扇區波形不同扇區兩相鄰電壓空間矢量的作用時間在第三章已經介紹了如何去選取相鄰電壓空間矢量，并且計算出了所選取的電壓空間矢量作用的時間，見表31 。圖 33 已經給出了αβ坐標系中參考電壓空間矢量和與的代數關系，即（32）（33）這里先令: （34）（35）（36）通過計算表 31 中的作用時間和可以發現，這些時間都與上面的X、Y、Z有著一定的聯系，或者說用X、Y、Z可以表示六個扇區的有效作用時間和。于是可以得到各扇區作用時間的分配表。表 32 六個扇區矢量作用時間分配表扇區號123356XYZXYZZXYZXY將上述的X、Y、Z和表 32 用Simulink表示出來為圖 39。圖 39 矢量作用時間分配圖以上討論的是常規電壓空間矢量SVPWM模式的情況，此時電壓矢量端點軌跡位于正六邊形的內切圓內，屬于線性調制的范圍，具體見圖310。但是如果當正六邊形的內切圓外存在電壓矢量的端點軌跡時，此時SVPWM出現過調制暫態，如果不采取一些措施，輸出的電壓就會出現嚴重的失真。理論上可以壓縮端點超出正六邊形的部分，保持其相位不產生變化，使其端點不在正六邊形的內切圓外。但是在實際運用中需對電壓矢量的端點軌跡是否在正六邊形內切圓內進行判斷，再進行作用的計算，具體工程實現非常復雜。因此提出一簡單實現方法:首先按照常規的方法計算出作用時間和后，接著判斷是否成立，如不成立，則和保持不變；如成立，則通過下式來計算兩矢量相互作用時間。（37）（38）（011）過調制(110)(010)（100）—）（101）（001）線性調制圖 310 線性調制與非線性調制時參考矢量所在區域范圍第4章三相電壓型PWM整流器的建模和仿真系統設計框圖如下：圖41系統設計框圖三相VSR直流電壓控制三相電壓型的PWM整流器一般都是運行在單位功率因數為1的情況，并且需要維持系統輸出直流電壓的穩定，取同步旋轉坐標軸為電網矢量定向軸，并假設電網強度足夠大，電網送出的功率（41）分析式（41）可知，控制就可以獨立的控制有功和無功。換流站傳遞的瞬時功率為（42）限流電抗器折算到換流電抗器中，忽略相間環流的影響，將式（325）變換到軸（43）使整流站運行于單位功率因數，有輸入整理器的功率為（44）此式表明穩態時換流站輸入的功率等于換流站輸出的功率，引穩態逆模型，設計外環定直流電壓控制器，如圖42（a）所示，參考電壓與實際電壓經過PI調節后輸出有功偏差電流與逆模型輸出的預估有功電流相加，得到電流內環的參考值，同理可以得到無功電流參考值。圖42 整流站電壓外環控制器可得電網與MMC整流站之間的數學模型，為了消除耦合以及電網矢量對有功分量和無功分量的影響，將電網矢量和電流矢量前饋解耦控制移植到整流器中，如圖43所示為基于MMC的電流內環解耦控制器。（45）式（45）中和分別是電壓外環輸出的有功和無功分量參考值。圖43是實現三相PWM整流器電流內環解耦控制的原理圖。圖43三相PWM整流器電流內環解耦控制原理圖如表41所示，三相VSR整流狀態仿真參數。參數數值交流線電壓有效值/KV電感Ls/mH5電阻Rs/Ω電容Cd/uF1000額定直流電壓UdcN/KV40額定負載電阻RL/Ω200有功功率P/MW8開關頻率fs/KHz5表41 仿真系統參數圖44為PWM整流器的仿真波形。直流電壓參考值為40KV，,，有功功率應增加2倍，運行在單位功率因數。圖46（a）為直流電壓仿真波形，可以看出電壓跟隨性好，負載跳變前后都能維持40KV；（b）為三相電流波形，電流波形平滑；（c）為有功功率和無功功率圖，有功功率增加1倍，可以看出無功功率在0上下波形，實現單位功率運行。整個圖說明本文設計的PWM整流器控系統是正確的。圖44 負載突變PWM整流器仿真結果第五章結論與展望結論本文首先介紹了三相電壓型PWM整流器的發展史，電路的拓撲結構，以及電路的控制策略。深入的研究了PWM整流器的數學模型，得到了一些有用的結論，重點研究了PWM整流器的控制策略，即SVPWM調制策略，設計了相應的控制器。在MATLAB中搭建了仿真模型，仿真結果表明了所建立的控制系統是有效的，能夠穩定三相電壓型PWM整流器直流側的直流電壓，在負載突變后，也能很好的調節的直流電壓保持不變，并且電網電流與電壓同相，實現了單位功率因數運行。展望本文僅僅是研究了SVPWM的控制策略，還有其他的控制策略有待研究，比如非線性控制策略，基于EL模型的無源性控制策略，無傳感器的控制策略等等。這些都是以后工作中可能用到的東西，畢業后我將繼續努力，提高自己的專業素養水平，為工作打下良好的基礎。參考文獻[1] [M]..[2] 張崇巍，[M].機械工業出版社，2003.[3] (第二版).北京:[4] 王兆安，楊君，[M].機械工業出版社，1999.[5] 王兆安，[M].機械工業出版社，2009.[6] 王忠禮，段慧達，[M].清華大學出版社，2007.[7] 毛鴻, 吳兆麟等. 三相電壓型PWM 整流器無電流傳感器控制策略研究[J]. 電工技術學報, 2001[8] YI Lingzhi,WANG Genping,LIU Weihong,HE Sufen,ZHANG of SVPWM Based on ANN in Photovoltaic Grid—Connected Inverter[J].湘潭大學自然科學學報，2009,31(4)：102—108.[9] 張志剛，黃守道，任光法，[J].長沙大學學報，2004,18(4)：3337

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