大功率三电平pwm整流器控制系统研究_张婷婷

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1、电气传动2013年第43卷第6期ELECTRICDRIVE2013Vol.43No.6大功率三电平PWM整流器控制系统研究张婷婷，袁庆庆，伍小杰，戴鹏（中国矿业大学信息与电气工程学院江苏徐州221008）摘要：建立了二极管钳位型三电平PWM整流器的数学模型，首先对其电流环节采用PI调节器进行控制，分析了控制系统中带宽及解耦效果随开关频率的变化。针对大功率传动系统中，功率器件开关频率的降低对PWM环节造成的影响，将复矢量调节器应用于大功率三电平PWM整流器中，该调节器充分考虑了低开关频率因素，改善了常规PI调节器控制带宽小、动态解耦效果差等问题。最终基于Matlab仿真及DSP实验平

2、台验证了在低开关频率下三电平PWM整流器控制系统中复矢量调节器应用的合理性。关键词：三电平PWM整流器；低开关频率；复矢量电流调节器中图分类号：TM461文献标识码：AStudyontheControlSystemofHigh-powerThree-levelPWMRectifierZHANGTing-ting，YUANQing-qing，WUXiao-jie，DAIPeng（SchoolofInformationandElectricalEngineering,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221008,Jiangsu,Ch

3、ina)Abstract:Themathematicalmodelofthediode-clampedthree-levelPWMrectifierwasfirstlyestablished.Thecurrentofthethree-levelrectifierwascontrolledbyPIregulatorandthebandwidthanddecouplingofthree-levelrectifierwasanalyzedasthereducingoftheswitchingfrequency.ThePWMinertialcharacteristicsatlowswitc

4、hingfrequencywerefurtherstudied.Thecomplexvectorregulatorwasappliedinthecontrolsystemhigh-powerPWMrectifierwhichcanimprovetheperformanceofthecontrolsysteminbandwithanddecoupling.Finally,modulationandexperimentresultsshowthatthecomplexcurrentregulatorcanimprovetheperformanceofthesystematlowswit

5、chingfrequency.Keywords:three-levelPWMrectifier；lowswitchingfrequency；complexvectorcurrentregulator在当前三电平PWM整流器电流控制系统1引言［4］的研究中，应用的调节方式有3种：文献［5］多电平变换器因具有抑制交流侧电流畸提出了一种应用于两电平PWM整流器的新型变、改善系统功率因数的优点而成为现在研究复矢量电流调节器，但其未考虑控制器带宽的［1－2］影响；文献［6］研究了一种定子电流轨迹跟踪的焦点。由于在获得相同控制功能的条件下，三电平PWM整流器的开关频率降低一倍，法，但存在模型复

6、杂、计算困难的问题；文献［2］［7］则利用模型预测控制方法，将开关频率和且电流谐波能够有效减少，所以大功率三电平PWM整流器及其控制的研究也成为热点。电流误差组成目标函数进行最优化。在大功率三电平PWM整流器电流控制方为改善大功率三电平PWM整流器的控制式中，最常采用的是电压外环电流内环PI调节性能，本文应用复矢量调节器对电流环节进行器双闭环电流控制系统，而PI调节器的调节效控制，首先建立控制系统中被控对象的复矢量［3］模型，采用实部与虚部的形式形象地将三电平果有限，因此需要对电流内环的控制器进行改进。整流表示出来，不仅表示出系统内部独立的瞬基金项目：国家自然科学基金项目（5107

7、7124）；江苏省“青蓝工程”资助项目；江苏省2012年度普通高校研究生科研创新计划（CXZZ12_0930）作者简介：张婷婷（1988-），女，硕士研究生，工程师，Email:zhangtt1114@sina.com64张婷婷，等：大功率三电平PWM整流器控制系统研究电气传动2013年第43卷第6期时能量，而且在简化模型的同时反映了系统内表达式为［5,8－9］部的电磁关系；接着对复矢量调节器的带Fo(s)=Fr(s)Fm(s)宽及低开关频率的影响进行分析，并基于Ma