论文题目：PWM整流器无差拍预测功率控制策略的研究
摘要：三相电压型PWM整流器具有双向功率流、正弦电流、可控功率因数和良好的直流环节电压调节能力等优点。因此,它在微电子、家用电器、电子镇流器、电池充电、直流电机驱动、电源转换等领域得到了广泛的应用。目前有关PWM整流器预测功率控制策略的研究大部分是在平衡电网和系统健康的前提下设计闭环控制系统,很少考虑直流侧电压的超调现象,当电网电压畸变和系统参数失配时造成的系统控制精度下降的问题同样很少涉及。因此,本文重点研究直流侧电压的超调问题、当电网电压畸变和系统参数失配时造成的系统控制精度下降的问题。本文的研究内容如下:针对直流侧电压的超调问题,提出了一种模糊PI复合控制方案,用以取代电压外环的传统PI控制器。采用模糊控制器和PI控制器相结合的方法设计了电压外环,模糊控制规则对PI控制器的参数进行在线自适应,克服传统PI控制器无法动态调节PI的缺点,提高了系统的动态响应速度以及解决了直流侧电压的超调问题。针对系统参数失配时造成的系统控制精度下降的问题,提出了一种基于电流滑模观测器的预测直接功率控制算法。设计的电流滑模观测器能够在系统参数失配的情况下在线补偿扰动误差,解决了系统参数失配导致控制精度下降的问题。针对电网不平衡和参数失配时造成的系统控制精度下降的问题,提出了一种基于电压预测观测器和离散时间电流干扰观测器的无差拍预测功率控制方法。提出的电压预测观测器不仅能准确估计和分离出不平衡电网电压的正负序分量,而且还能在下一采样时刻预测电网电压。提出的离散时间电流干扰观测器通过补偿电感参数变化时的系统扰动,解决了电感失配导致控制精度降低的问题,同时能在下一采样时刻预测电网电流。该方法实现了对电网不平衡和参数失配时及时有效的控制。最后,通过对所设计的方法进行稳定性分析和simulink仿真分析,分析结果验证了所提出方法的有效性。
关键词：电压型PWM整流器;模糊PI复合控制;电流滑模观测器;电压预测观测器;离散时间电流干扰观测器
学科专业：电气工程
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 PWM整流器及其控制技术的发展和现状
1.2.1 PWM整流器的发展和现状
1.2.2 模糊控制的发展和现状
1.2.3 滑模控制的发展和现状
1.2.4 PWM整流器的控制技术
1.3 本文研究的关键问题
1.4 本文主要研究内容及结构安排
第2章 PWM整流器的原理分析及其控制策略
2.1 三相电压型PWM整流器的工作原理
2.2 坐标变换理论
2.2.1 Clark变换
2.2.2 Park变换
2.3 两相静止αβ坐标系下的PWM整流器数学模型
2.4 空间矢量脉宽调制
2.4.1 SVPWM的基本原理
2.4.2 SVPWM在三相电压型整流器中的应用
2.4.3 电压空间矢量的空间位置
2.4.4 电压空间矢量的作用时间
2.4.5 SVPWM的仿真分析
2.5 PWM整流器常用的控制方法
2.5.1 电压定向控制
2.5.2 直接功率控制
2.5.3 模型预测功率控制
2.6 仿真结果与分析
2.7 本章小结
第3章 基于模糊PI复合控制器的预测直接功率控制策略
3.1 基于传统PI控制器的预测直接功率控制策略的数学模型
3.2 基于模糊PI复合控制器的预测直接功率控制策略
3.2.1 模糊语言和隶属函数的设计
3.2.2 模糊规则的设计
3.3 仿真结果及分析
3.4 本章小结
第4章 基于电流滑模观测器的预测直接功率控制策略
4.1 网侧电感、电阻参数失配对控制精度的影响
4.2 基于电流滑模观测器的预测直接功率控制策略
4.2.1 电流滑模观测器的设计
4.2.2 预测直接功率控制
4.3 稳定性分析
4.3.1 电感值变化时系统的稳定性分析
4.3.2 基于电流滑模观测器的预测直接功率控制算法的稳定性分析
4.4 仿真结果及分析
4.5 本章小结
第5章 基于电压预测观测器和离散时间电流干扰观测器的无差拍预测功率控制策略
5.1 基于观测器的无差拍预测功率控制策略
5.1.1 电压预测观测器的设计
5.1.2 离散时间电流干扰观测器的设计
5.1.3 无差拍预测功率控制
5.2 稳定性分析
5.3 仿真结果及分析
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢