大工14春《电源技术》大作业答案.doc

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1、大连理工大学电源技术大作业学习中心：奥鹏远程教育深圳学习中心（直属）层次：高起专专业：电力系统自动化技术年级：2013年春季学号：6学生姓名：王岚大工14春《电源技术》大作业及要求题目四：PWM整流器控制技术的发展总则：对PWM整流器控制技术的原理及发展趋势进行研究。撰写要求：（1）介绍PWM整流器控制技术的基本原理及其主要特点。（2）对三相电压型和电流型PWM整流器主要控制技术的原理进行阐述。（3）分析国内外对PWM整流器控制技术的研究现状，并对其发展趋势进行展望。（4）总结（需要说明的问题）。（5）为区分离线作业是否独立完成，请写些自己对该课程

2、的想法或者学习心得。PWM整流器控制技术的发展PWM整流器可以实现功率因数校正和谐波抑制，网侧电流且电能可双向流动。早在20世纪70年代，国外就开始了该项技术的基础研究。从20世纪80年代后期开始，随着全控型器件的问世，采用全控型器件实现PWM高频整流的研究进入高潮。控制技术是PWM整流器发展的关键。就已发展的控制技术看，三相电压型PWM整流器的电流控制技术有滞环PWM电流控制、固定开关频率的电流控制、预测电流控制、矢量控制、直接功率控制、单周期控制。另外，状态反馈控制、滑模变结构控制、基于Lyapunov非线性大信号方法控制、模糊控制、神经网络控

3、制等也都已经成功应用在电压型PWM整流器的控制上；电流型PWM整流器常用的调制技术包括载波调制PWM、特定谐波消除PWM和空间矢量PWM。为此，本文分别就三相电压型PWM整流器的电流控制技术和电流型PVVM整流器调制技术、原理、特点进行系统的分析和综述，并评述了国内对PWM整流器控制技术研究的主要贡献。由此展望未来的控制技术。一、PWM整流器控制技术的基本原理及其主要特点从电力电子技术发展来看，传统的相控整流器应用时间较长，技术也成熟，且被广泛应用，但其存在如下的诸多问题： 1.晶闸管换相引起网侧电压波形畸变； 2.网侧谐波电流对电网产生谐波“污染

4、”； 3.深控时，网侧功率因数降低； 4.闭环控制时，动态响应相对较慢。 针对这些问题，PWM整流器进行了全面的改进。其关键性的改进在于用全控型功率开关管取代了半控型功率开关管和二极管，以PWM斩控整流取代了相控整流或不控整流。因此，PWM整流器就取得了以下的优良性能： 1.网侧电流为正弦波； 2.网侧功率因数控制； 3.电能双向传输； 4.较快的动态控制响应。 由于电能的双向传输，当PWM整流器从电网吸取电能时，其运行于整流工作状态；而当PWM整流器向电网传输电能时，其运行于有源逆变工作状态。所谓单位功率因数是指：当PWM整流器运行于整流状态时，

5、网侧电压、电流同相（正阻特性）；当PWM整流器运行于有源逆变状态时，网侧电压、电流反相（负阻特性）。进一步研究表明，由于PWM整流器网侧电流及功率因数均可控。因而可被推广应用于有源电力滤波及无功补偿等非整流器应用场合。     综上可见，PWM整流器实际上是一个交、直流可控的四象限运行变流装置。二、电压型PWM整流器控制技术电压型PWM整流器要控制的变量有两个：一是整流器的输出电压，二是整流器输入电流；前者要求稳定输出控制，后者要求跟随输入电压的相位，因此PWM整流器控制结构常采用双环控制系统。（一）滞环PWM电流控制PWM整流器滞环PWM电流控制

6、是将实际输入电流与指令电流的上、下限相比较，其交点作为开关点。指令电流的上、下限形成一个滞环，从而控制输入电流的变化。该类控制原理如图1所示。图1三相PWM整流器滞环电流控制这种控制方法的优点是结构简单，电流响应速度快，控制运算中未使用电路参数，系统鲁棒性好，应用较广。缺点是开关频率在一个工频周期内不固定，谐波电流频谱随机分布，因而给滤波器的设计带来困难。（二）固定开关频率PWM控制 固定开关频率的PWM控制是将指令电流和实际电流误差经比例调节后和三角波比较，其结果用来控制整流器主电路中开关元件的通断。三相PWM整流器固定开关频率控制原理如图2所示

7、。图2三相PWM整流器固定开关频率控制这种控制方法克服了滞环电流控制方式开关频率不固定的缺点，每相电流的变化只和该相输人电压和输出电流有关，电流响应速度快，系统鲁棒性好。（三）预测电流控制 预测电流控制的思想是从开关的在线优化出发，根据负载情况和给定的电流矢量变化率，推导出使电流误差矢量趋势于零的电压矢量去控制PWM整流器的开关。图3为三相PWM整流器预测电流控制原理图。图3三相PWM整流器预测电流控制预测电流控制具有良好的控制效果，但其控制精度依赖于系统参数，且在采样频率不高或受微处理器运算速度限制的情况下，其电流误差比滞环电流控制要大。（四）矢

8、量控制基于dq坐标变换的矢量控制通过对PWM整流器有功和无功电流的控制，达到控制输入电流的结果。图4给出基于dq坐标变换控