基于自抗扰控制的pwm整流器的.研究

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1、第一章绪论1．1PWM整流器概述第一章绪论随着电力电子技术的发展，功率半导体开关器件性能不断提高，已从早期广泛使用的半控型功率半导体开关，如普通晶闸管(scR)发展到如今性能各异且类型诸多的全控型功率开关，如双极型晶体管(BJT)、门极关断晶闸管(GTO)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、集成门极换向晶闸管(IGCT)、功率场效应晶体管(MOSFET)以及场控晶闸管(MCT)等。而20世纪90年代发展起来的智能型功率模块(I雕)则开创了功率半导体开关器件新的发展方向。功率半导体开关器件技术的进步，促进了电力电子变流装置技术

2、的迅速发展，出现了以脉宽调制(PWM)控制为基础的各类变流装置，如变频器、逆变电源、高频开关电源以及各类特种交流器等，这些变流装置在国民经济各领域中被广泛应用。⋯目前这些变流装置很大一部分需要整流环节以获得直流电压，由于常规整流环节广泛采用二极管不可控整流电路或晶闸管相控整流电路，对电网注入了大量谐波及无功，给电网带来严重的“污染”。治理这种电网“污染”最根本措施就是，要求变流装置实现网侧电流正弦化且运行于单位功率因数。因此，作为电网主要“污染”源的整流器，首先受到了学术界的关注，并开展了大量的研究工作。其主要思路就是将P

3、WM技术引入整流器的控制之中，使整流器网侧电流正弦化且可运行于单位功率因数。根据能量是否可双向流动，派生出两类不同拓扑结构的PWM整流器，即可逆PWM整流器和不可逆PWM整流器。本论文只讨论能量可双向流动的可逆PWM整流器及控制策略，以下所称PWM整流器均指可逆PWM整流器。能量可双向流动的PWM整流器不仅体现出AC／DC变流特性(整流)，而且还可呈现出DC／AC交流特性(有源逆变)，因而确切地说，这类PWM整流器实际上是一种新型的可逆PWM变流器。经过几十年的研究与发展，PWM整流器技术已日趋成熟。P嘲整流器主电路己从早

4、期的半控型器件桥路发展到如今的全控型器件桥路，其拓扑结构已从单相、三相电路发展到多相组合及多电平拓扑电路；PWM开关控制由单纯的硬开关调制发展到软开关调制，功率等级从千瓦级发展到兆瓦级，而广东工业大学工学硕士学位论文在主电路类型上既有电压型整流器(VoltageSourceRectJfier—VSR)，也有电流源型整流器(CurrentSourceRectifier-CSR)，并且两者在工业上均成功地投入应用。“1由于PWM整流器实现了网侧电流正弦化且运行于单位功率因数，实现能量双向传输，因而真正实现了“绿色电能变换”。由

5、于PWM整流器网侧呈现出受控电流源特性，因而这一特性使PWM整流器及其控制技术应用领域得到了的发展和拓宽，如静止无功补偿(SVG)、有源电力滤波(APF)、统一潮流控制(UPFC)，超导储能(SMES)、高压直流输电(HVDC)、电气传动(EO)，新型UPS以及太阳能、风能等可再生能源的并网发电等。“。’1．2PWM整流器研究概况PWM整流器的研究始于20世纪80年代，这一时期由于自关断器件的日趋成熟及应用，推动了PWM技术在整流器领域的应用。1982年BusseAlfred，HoltzJoachim首先提出基于可关断器件

6、的三相全桥PWM整流器拓扑及其网侧电流幅相控制策略，并实现了电流型PWM整流器网侧单位功率因数正弦波电流控制。1984年AkagiHirofumi等提出了基于PWM整流器拓扑的无功补偿器控制策略，这实际上就是电压型PWM整流器早期设计思想。到20世纪80年代末，随着A．W．Green等人提出了基于坐标交换的PWM整流器连续离散动态数学模型及控制策略，PWM整流器的研究发展到一个新的高度。“41自20世纪90年代以来，PWM整流器一直是学术界关注和研究的热点。随着研究的深入，基于PWM整流器拓扑结构及控制的拓展，相关的应用研

7、究也发展起来，如有源滤波器、超导储能交流传动、高压直流输电以及统一潮流控制等，这些应用技术的研究，又促进了PWM整流器及其控制技术的进步和完善。这一时期PWW整流器的研究主要集中于以下几个方面：1)PWM整流器的建模与分析；．21电压型PWM整流器的电流控制：31主电路拓扑结构研究；4)系统控制策略研究；2第一章绪论5)电流源型PWM整流器研究。具体简述如下：1．关于PWM整流器的建模研究PWM整流器数学模型的研究是PWM整流器及其控制技术研究的基础。自A．w．Green等提出了基于坐标变换的PWM整流器连续、离散动态数学

8、模型之后，各国学者以不同方法从各方面对PWM整流器的数学模型进行了深入仔细的研究，其中R．wu，S．B．Dewan等较为系统地建立了PWM整流器的时域模型，并将时域模型分解成高频、低频模型，且给出了相应的时域解。而ChunT。Rim和DongY．Hu等则利用局部电路的dq坐标变换建立了PWM整流器基于变