PWM整流-逆變驅動系統(tǒng)若干關鍵技術研究.pdf

1、交流傳動系統(tǒng)已廣泛應用于社會各個領域，在節(jié)省大量電能的同時獲得了顯著的技術經(jīng)濟效益。目前，這類系統(tǒng)，特別是大容量系統(tǒng)，有以下幾個方面的問題需要研究：系統(tǒng)采用不控和相控整流，對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染；直流儲能電容的存在不利于系統(tǒng)集成化；大慣量系統(tǒng)快速制動產(chǎn)生的能量耗散問題；數(shù)字化控制的系統(tǒng)設計理論與方法。本文從限制諧波污染、提高可靠性角度出發(fā)，以PWM 整流/逆變驅動系統(tǒng)（簡稱PRID 系統(tǒng)）為對象，對系統(tǒng)的建模、全數(shù)字化控制、一體化控制以及參

2、數(shù)設計等若干關鍵技術展開研究。 作者在閱讀了大量國內外文獻的基礎上，總結了交流傳動系統(tǒng)和PWM 整流器的控制技術，以及相關的全數(shù)字控制系統(tǒng)設計方法和PRID 系統(tǒng)的國內外研究現(xiàn)狀。從三相PRID 系統(tǒng)主電路拓撲出發(fā)，分析了它的工作原理。用狀態(tài)空間平均法建立了三相PRID 系統(tǒng)的數(shù)學模型，進行了穩(wěn)態(tài)分析和線性化研究，是全文的理論基礎。 當PWM 整流器和交流傳動系統(tǒng)均采用雙閉環(huán)控制時，它們的內環(huán)具有相似的控制結構，基于前饋

3、補償和狀態(tài)解耦技術，本文建立了一種統(tǒng)一的內環(huán)控制結構。結合多速率采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)（簡稱MR 系統(tǒng)）概念，將PWM 整流器和交流傳動系統(tǒng)等效為一類特殊的MR 系統(tǒng)，它具有多環(huán)嵌套的特點?；诙喹h(huán)設計思想，將這類MR系統(tǒng)的設計問題轉化為多個單速率采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的設計問題。通過狀態(tài)方程合成和引入內外環(huán)采樣頻率比概念，提出了一種新穎的外環(huán)設計方法。該方法能準確設計外環(huán)和選擇最優(yōu)外環(huán)采樣頻率。 PRID 系統(tǒng)的一體化控制問題的關鍵在于交流傳動系

4、統(tǒng)瞬時輸入功率的估計和補償。在幾種功率估計方法基礎上，提出了一種新的交流傳動系統(tǒng)瞬時輸入功率估計方法。當PWM 整流器為雙閉環(huán)控制時，論文從理論上分析并給出了基于補償法的一體化控制策略。通過建立瞬時功率的傳遞函數(shù)，對補償法中的三種方式進行了詳細的分析和比較。根據(jù)PWM 整流器的小信號模型和能量函數(shù)，提出了基于Lyapunov直接法的一體化控制策略，具有確保系統(tǒng)穩(wěn)定的特點。深入研究系統(tǒng)最優(yōu)控制，提出了基于動態(tài)規(guī)劃法的一體化控制策略，使系統(tǒng)

5、具有更快的響應速度。MATLAB 環(huán)境下的仿真結果驗證了上述幾種一體化控制策略的有效性。 論文針對PWM 整流器從整流過渡到逆變時較慢的有功電流動態(tài)，提出了一種利用無功電流來加速有功電流動態(tài)的方法。從降低系統(tǒng)成本、提高可靠性角度考慮，研究了有、無電網(wǎng)電壓傳感器時，PWM 整流器的同步旋轉角估計方法，并對它們進行了比較。從電流跟蹤能力、諧波抑制能力、電壓跟蹤能力和抗擾動能力等角度出發(fā)，對三相PRID 系統(tǒng)中的網(wǎng)側濾波電感和直流儲能