三相矩阵整流器改进滑模变结构控制研究

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1、硕士学位论文三相矩阵整流器改进滑模变结构控制研究作者姓名黑晨阳学科专业电力电子与电力传动指导教师谢运祥教授所在学院电力学院论文提交日期2018年4月ResearchonImprovedSlidingModeVariableStructureControlofThree-PhaseMatrixRectifierADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HeiChenyangSupervisor：Prof.XieYunxiangSouthChinaUniver

2、sityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TM46学校代号：10561学号：201520111478华南理工大学硕士学位论文三相矩阵整流器改进滑模变结构控制研究作者姓名：黑晨阳指导教师姓名、职称：谢运祥教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：电力电子与电力传动研究方向：电力电子变流技术论文提交日期：2018年4月20日论文答辩日期：2018年6月2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：曾岳南教授委员：康龙云教授谢运祥教授王学梅教授赵世伟副教授摘要整流器作为在

3、工业场合和日常生活中应用最为常见的电力电子变换装置，广泛应用于充电器、家用电器、蓄能电池、UPS、风力发电等各种电子产品中。现今对于整流器“绿色”、“环保”的要求，需要整流装置进一步削弱网侧无功和谐波污染，提升电网的供电可靠性和供电质量。其中，由于三相矩阵整流器具有输入电流正弦、能够降压输出、网侧功率因数可调、无需大容量大体积滤波器以及可实现四象限工作能等诸多优点，正受到国内、外学者的广泛关注。论文首先对于矩阵整流器的工作原理进行了详细分析，描述了矩阵整流器在平衡与不平衡电网输入条件下的开关函数算法和电流空间矢量调制

4、算法；利用状态空间平均法推导了矩阵整流器在dq同步旋转坐标系下的数学模型；建立了矩阵整流器的DC分析电路，并结合瞬时功率理论对于其功率特性进行了详细分析；归纳总结出矩阵整流器受控源形式小信号线性化模型和矩阵整流器的小信号线性化控制框图。为了提高矩阵整流器的动态直流输出特性并改善交流侧波形质量，减小因输入滤波器存在而导致网侧功率因数下降带来的影响。在开环电流空间矢量调制的基础上，论文提出了一种基于新型自适应趋近律的矩阵整流器滑模控制策略，使系统能快速趋近滑模面，并且能够随环境自适应调整趋近速度，具有更优越的动态特性；为

5、了有效消除当电网发生三相不平衡时所存在负序分量对于相位检测的影响，论文提出了一种可分离被测信号正、负序分量的改进型锁相环算法，结果表明该技术的应用能够使矩阵整流器在三相不平衡故障下稳定且快速地跟踪并锁定电网的相位和频率信息。最后基于DSP和FPGA双核控制核心，设计并搭建了矩阵整流器的实验样机。对于矩阵整流器基于新型自适应趋近律滑模控制和改进型锁相环算法的控制策略的正确性和可行性进行了实验验证，为后续三相矩阵整流器的实用化和工业化研究提供了经验和理论基础。关键词：矩阵整流器；滑模变结构控制；网侧功率因数；电流空间矢量

6、调制IABSTRACTRectifiers,asthemostcommonpowerelectronicconvertersusedinindustryanddailylife,arewidelyusedinchargers,householdappliances,energystoragebatteries,UPSs,windpowergenerationandotherelectronicproducts.Nowadays,thedemandof"green"and"environmentalprotection

7、"requirerectifiertofurtherweakenreactivepowerandharmonicpollution,andimprovethereliabilityandqualityofpowersupply.Amongthem,thethree-phasematrixrectifierisreceivingextensiveattentionfromdomesticandforeignscholarsbecauseofitsadvantagessuchassinusoidalinputcurren

8、t,step-downoutput,adjustablepowerfactor,small-volumefilterandfour-quadrantoperationcapability.Thepaperfirstanalyzestheworkingprincipleofthematrixrectifier,describestheswitch