LCL濾波的PWM整流器控制方法研究.pdf

1、分類號密級UDC編號碩士學(xué)位論文LCL濾波的PWM整流器控制方法研究學(xué)位申請人：人：楊威指導(dǎo)教師：師：范波副教授學(xué)科專業(yè)：業(yè)：控制理論與控制工程學(xué)位類別：別：工學(xué)2013年05月摘要I論文題目：論文題目：LCL濾波的濾波的PWM整流器控制方法研究整流器控制方法研究專業(yè)：業(yè)：控制理論與控制工程控制理論與控制工程研究生：生：楊威指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師：范波范波副教授副教授摘要由于PWM整流器具有網(wǎng)側(cè)電流正弦化、能量可以雙向流動和單位功率因數(shù)運(yùn)行

2、等優(yōu)點(diǎn)，在電能轉(zhuǎn)換領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，被廣泛應(yīng)用于高壓變頻調(diào)速、高壓直流輸電、風(fēng)力發(fā)電以及無功補(bǔ)償?shù)阮I(lǐng)域。近些年來，有學(xué)者提出了在PWM整流器的交流側(cè)采用LCL濾波器取代傳統(tǒng)的L濾波器應(yīng)用在中大功率場合。LCL濾波器跟傳統(tǒng)的L濾波器相比，在取得相同濾波效果的同時所需電感量較小，但LCL濾波器存在諧振的問題，參數(shù)的設(shè)計(jì)和控制策略選取不合適，會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。因此，對LCL濾波器的參數(shù)設(shè)計(jì)和控制策略的研究，具有重要意義。本文的研究重

3、點(diǎn)是LCL濾波器的參數(shù)智能優(yōu)化設(shè)計(jì)以及基于虛擬磁鏈的直接功率控制策略。主要內(nèi)容如下：首先總結(jié)了PWM整流器網(wǎng)側(cè)電流正弦化，功率因數(shù)可控，及能量雙向流動等優(yōu)點(diǎn)。同時提出了網(wǎng)側(cè)單電感濾波器帶來的諧波問題，導(dǎo)致系統(tǒng)動態(tài)性能變差的缺點(diǎn)。進(jìn)而給出了基于LCL濾波的PWM整流器，在交流側(cè)采用LCL濾波器，不僅更有效的抑制了諧波，還在同樣的諧波要求下，降低了電感體積，提高了系統(tǒng)動態(tài)性能。接著又分析了PWM整流器的工作原理，推導(dǎo)了傳統(tǒng)的L濾波器的PWM

4、整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型，并建立了LCL濾波的PWM整流器在abc坐標(biāo)系，αβ坐標(biāo)系和dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，兩者比較，最后分析了產(chǎn)生諧振的原因。然后針對LCL濾波器導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)的諧振問題，分析了有源阻尼和無源阻尼的控制方法。由于無源阻尼需要串聯(lián)或者并聯(lián)電阻用以消除諧振，進(jìn)而給系統(tǒng)帶來損耗，所以無源阻尼的研究成了當(dāng)下的熱門。由于LCL濾波的PWM整流器是高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)，本文對LCL濾波器的參數(shù)選擇方法和步驟進(jìn)行了分析

5、，介紹了傳統(tǒng)的分布設(shè)計(jì)法和簡易設(shè)計(jì)法，并進(jìn)一步用MATLAB語言設(shè)計(jì)了基于粒子群算法的參數(shù)尋優(yōu)程序，通過和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的比較，發(fā)現(xiàn)粒子群算法的收斂性更高。最后提出并實(shí)現(xiàn)了利用虛擬磁鏈進(jìn)行定向的三相PWM整流器的直接功率控制方法，不僅可以取消電網(wǎng)電壓傳感器，還能保證系統(tǒng)的可靠性能，而且由于純積分環(huán)節(jié)的濾波器特性，還可以在非理想電網(wǎng)條件下運(yùn)行。還討論了把空間矢量調(diào)制方法跟基于虛擬磁鏈的直接功率控制相結(jié)合的控制策略，并分析了它的優(yōu)缺點(diǎn)，是一種