单相PWM整流器新型控制策略在车载充电器中的研究

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1、硕士学位论文单相PWM整流器新型控制策略在车载充电器中的研究设计设计作者姓名吴璟玥学科专业电力电子与电力传动指导教师康龙云教授所在学院电力学院论文提交日期2018年04月20日ResearchonNewControlStrategyofSingle-PhasePWMRectifierinCarChargerADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WuJingyueSupervisor：Prof.KangLongyunSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分

2、类号：TM461.5学校代号：10561学号：201520111430华南理工大学硕士学位论文单相PWM整流器新型控制策略在车载充电器中的研究作者姓名：吴璟玥指导教师姓名、职称：康龙云教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：电力电子与电力传动研究方向：变流器及其应用论文提交日期：2018年04月20日论文答辩日期：2018年06月02日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：曾岳南委员：康龙云谢运祥王学梅赵世伟摘要近年来，随着电力电子技术的快速发展，电力转换器在可再生能源、电力储存系统和汽车驱动等应用中发挥着关键作用。特别地，单相PWM整流器以高

3、功率因数、低谐波含量以及可实现能量双向流动等优点，已经引起了对低功率光伏(PV)集成和电动汽车车载充电器系统的高度关注。一方面，PWM整流器已经逐渐取代传统的整流装置,有效地减少无功分量和大量谐波注入对电网造成的污染，另一方面，单相PWM整流器的控制器是保证系统能够正常稳定运行的核心技术之一，所以对于控制器设计具有越来越大的实用价值，一直是学者和工程师们的研究热点。本文首先介绍了PWM整流器的相关控制研究现状和应用热点问题，建立单相PWM整流器的数学模型，根据数学模型对其传统的控制策略：固定开关频率的瞬态电流比例积分(PI)控制、比例谐振(PR)控制和d-q坐标系电压定向电

4、流控制分别进行仿真模型搭建，并对仿真波形进行深入分析，发现传统控制方法存在稳态电流误差、对网侧电压变化非常敏感以及响应速度慢等问题。然后，针对上述传统控制方法存在的不足，本文提出了两种新型控制策略，基于最佳切换序列的模型预测电流控制和滑模变结构控制，并进行深入的理论分析和数学模型推导。对于最佳切换序列的模型预测电流控制而言，该方法不仅能够展现未来时刻的动态行为，而且能够在处理系统约束时提供恒定的切换频率，具有较好的鲁棒性和稳定性；对于滑模变结构控制而言，该算法的整体设计与系统参数以及外界扰动无关，可以削弱抖动，在解决传统控制策略不足的同时具有更强的鲁棒性。针对两种新型的控制

5、方法，我们在MATLAB中搭建单相PWM整流器系统控制模型，并进行仿真波形分析，验证新型控制方法在PWM整流器中的应用具有理论可行性和优越性。最后，根据之前的仿真设计，基于TI公司的浮点型数字信号处理器TMS32F28335芯片，在单相PWM整流器的实验平台对新型控制算法进行实验验证，实验结果证明了本文提出的新型控制策略的有效性和正确性。关键词：单相PWM整流器；传统控制方法；最佳切换序列；滑膜变结构控制；IAbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofpowerelectronicstechnology,powerconve

6、rtershaveplayedakeyroleinapplicationssuchasrenewableenergy,powerstoragesystems,andautomotivedrives.Inparticular,single-phasePWMrectifierswithhighpowerfactor,lowharmoniccontent,andbidirectionalflowofenergyhaveattractedhighattentiontolow-powerphotovoltaic(PV)integrationandelectricvehiclechar

7、ger.Ontheonehand,PWMrectifierhasgraduallyreplacedthetraditionalrectifierdevices,effectivelyreducingtheamountofreactiveenergyandalargenumberofharmonicpollutiononthepowergrid.Ontheotherhand,controllerofthesingle-phasePWMrectifierisoneofthecoretechnologiesthatens