三相電壓型pwm整流器及其控制的設計畢業(yè)論文-資料下載頁
2025-06-20 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(qū)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(shù)仿真方法。代數(shù)法主要是通過分析和的關系，然后可以得到如下的規(guī)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(qū)N有著一定的聯(lián)系，見表31。表 31 代數(shù)和M和扇區(qū)N的聯(lián)系123356N261335同樣在Simulink中給出代數(shù)法的仿真模型，如下圖36所示。圖 36 扇區(qū)判斷代數(shù)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(qū)波形。圖 37 扇區(qū)波形 不同扇區(qū)兩相鄰電壓空間矢量的作用時間在第三章已經(jīng)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(jīng)給出了αβ坐標系中參考電壓空間矢量和與的代數(shù)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(fā)現(xiàn)，這些時間都與上面的X、Y、Z有著一定的聯(lián)系，或者說用X、Y、Z可以表示六個扇區(qū)的有效作用時間和。于是可以得到各扇區(qū)作用時間的分配表。表 32 六個扇區(qū)矢量作用時間分配表扇區(qū)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(guī)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(nèi)切圓內(nèi)，屬于線性調(diào)制的范圍，具體見圖310。但是如果當正六邊形的內(nèi)切圓外存在電壓矢量的端點軌跡時，此時SVPWM出現(xiàn)過調(diào)制暫態(tài)，如果不采取一些措施，輸出的電壓就會出現(xiàn)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(chǎn)生變化，使其端點不在正六邊形的內(nèi)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(nèi)切圓內(nèi)進行判斷，再進行作用的計算，具體工程實現(xiàn)非常復雜。因此提出一簡單實現(xiàn)方法:首先按照常規(guī)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(diào)制(110)(010)（100）—）（101）（001）線性調(diào)制圖 310 線性調(diào)制與非線性調(diào)制時參考矢量所在區(qū)域范圍 第4章三相電壓型PWM整流器的建模和仿真系統(tǒng)設計框圖如下：圖41系統(tǒng)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(shù)為1的情況，并且需要維持系統(tǒng)輸出直流電壓的穩(wěn)定，取同步旋轉(zhuǎn)坐標軸為電網(wǎng)矢量定向軸，并假設電網(wǎng)強度足夠大，電網(wǎng)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(huán)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(shù)，有輸入整理器的功率為 （44）此式表明穩(wěn)態(tài)時換流站輸入的功率等于換流站輸出的功率，引穩(wěn)態(tài)逆模型，設計外環(huán)定直流電壓控制器，如圖42（a）所示，參考電壓與實際電壓經(jīng)過PI調(diào)節(jié)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(nèi)環(huán)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(huán)控制器可得電網(wǎng)與MMC整流站之間的數(shù)學模型，為了消除耦合以及電網(wǎng)矢量對有功分量和無功分量的影響，將電網(wǎng)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(nèi)環(huán)解耦控制器。 （45）式（45）中和分別是電壓外環(huán)輸出的有功和無功分量參考值。圖43是實現(xiàn)三相PWM整流器電流內(nèi)環(huán)解耦控制的原理圖。圖43三相PWM整流器電流內(nèi)環(huán)解耦控制原理圖如表41所示，三相VSR整流狀態(tài)仿真參數(shù)。參數(shù)數(shù)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(tǒng)參數(shù)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(shù)。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(xiàn)單位功率運行。整個圖說明本文設計的PWM整流器控系統(tǒng)是正確的。 圖44 負載突變PWM整流器仿真結(jié)果 第五章 結(jié)論與展望 結(jié)論本文首先介紹了三相電壓型PWM整流器的發(fā)展史，電路的拓撲結(jié)構，以及電路的控制策略。深入的研究了PWM整流器的數(shù)學模型，得到了一些有用的結(jié)論，重點研究了PWM整流器的控制策略，即SVPWM調(diào)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(jié)果表明了所建立的控制系統(tǒng)是有效的，能夠穩(wěn)定三相電壓型PWM整流器直流側(cè)的直流電壓，在負載突變后，也能很好的調(diào)節(jié)的直流電壓保持不變，并且電網(wǎng)電流與電壓同相，實現(xiàn)了單位功率因數(shù)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(yè)后我將繼續(xù)努力，提高自己的專業(yè)素養(yǎng)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(yè)出版社，2003.[3] (第二版).北京:[4] 王兆安，楊君，[M].機械工業(yè)出版社，1999.[5] 王兆安，[M].機械工業(yè)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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