三相电压型PWM整流器控制

分类号学号 M201071071 学校代码 10487 密级

硕士学位论文

三相电压型PWM整流器控制

学位申请人：万鹏

学科专业：电力电子与电力传动

指导教师：熊健副教授

答辩日期： 2013年1月6日

A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements

For the Degree of Master of Engineering

Control of Three Phase Voltage Source

PWM Rectifier

Candidate : Wan Peng

Major : Power Electronics and Electric Drive

Supervisor: Prof. Xiong Jian

Huazhong University of Science & Technology

Wuhan 430074, P.R.China

January, 2013

独创性声明

本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

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日期：年月日

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本论文属于

不保密□。

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华中科技大学硕士学位论文

摘要

PWM整流器具有输入电流正弦、输入电流谐波含量低、功率因数高、输出直流电压纹波小和电能可双向流动等优点，本文研究了三相电压型PWM整流器。

建立数学模型是研究三相PWM整流器的有效手段，在三相电网电压平衡下，分别建立了三相电压型PWM整流器在三相ABC坐标系、dq旋转坐标系下的数学模型。

为保证整流器性能实现需要动态获取电网电压相位信息，在电网平衡条件下，基于DSP软件方式推导了三相数字锁相环的模型及参数设计方法，考虑到三相不平衡条件下电网电压存在负序分量，对电网平衡条件下的三相锁相环实现方式进行了改进。

基于稳态方程关系的整流器传统间接电流控制方式具有良好的静态性能，但电流动态响应较差。从模型原理出发指出了传统间接电流控制动态性能欠佳的本质原因，为改善传统间接电流控制稳定性与动态响应，提出了加入/

LdI dt串联补偿的间接电流控制方案，通过在控制环路的前向通道加入一对零点补偿整流器控制对象中的一对大惯性极点。仿真与实验结果说明加入串联补偿后整流器的稳定性有了很大提高，电流的动态响应加快且振荡减小。

阐述了基于同步旋转dq坐标系下PWM整流器采用双闭环控制的前馈解耦控制策

、轴电流单独控制。略，分析了直接电流控制双闭环控制器参数设计方法，实现d q

三相电压型PWM整流器不平衡控制所实现的控制目标分成两类：一是网侧电流对称控制策略，在dq旋转坐标系下控制整流器网侧电流为对称三相正弦电流。二是消除直流电压脉动的功率平衡控制策略，研究并实现了在dq旋转坐标系下基于网侧功率控制，电网不平衡时三相电感阻抗压降不平衡，虽然网侧功率平衡，但整流桥侧功率仍为不平衡，直流电压纹波仍较大，因此本文还实现了基于整流桥侧功率平衡控制，仿真和实验结果表明基于整流桥侧功率平衡控制可以更好地消除直流电压中的谐波。关键词：电压型PWM整流器间接电流控制串联补偿电网不平衡功率平衡

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Abstract

PWM rectifier has the advantages of sinusoidal input current waveform, high power factor, low harmonics distortion of the input current, little output DC voltage ripple, quick dynamic response and also bi-directional power flow. This paper dwells on the research of the three phase voltage PWM rectifier.

Mathematical modelling is an effective method employed in three phase PWM rectifier research. Under the balanced system of three-phase power grid voltage, this paper constructed the mathematical models of three phase voltage PWM rectifier in static three-phase ABC coordinates and also in rotary two-phase coordinates respectively.

The grid voltage phase should be dynamically acquired to achieve efficient active power control as well as reactive power control of the rectifier grid side. Under the circumstance of a balanced three phase power network, the three-phase digitized phase-locked loop model and its parameter design are deduced with DSP software. Considering the electromotive force of negative sequence currents under the unbalanced three-phase voltage condition, the realization algorithm of three-phase phase-locked loop under the balanced grid system is revamped and improved, with the collected simulation results that have confirmed its feasibility.

Indirect current control of rectifier conducted based on the steady-state equations owns excellent static performance, while its current dynamic response is relatively poorer. From the principle of mathematic model we pointe out the unsatisfactory nature of traditional indirect current control dynamic performance essential reasons .Series Compensation,to improve the the traditional indirectly current control stability and dynamic response,this article proposes a series compensation of indirect current control scheme by adding /

LdI dt which adding one pair of zero to compensate the large inertia poles of rectifier natural characteristics in the front of the control loop.Simulation and experimental results show that adding series compensation has greatly improved the stability of the rectifier and accelerated the dynamic response of the current speed and decreased the oscillation.

This paper elaborates feedforward decoupling double-loop control strategy of PWM