《PWM整流器的能量成形与信号变换控制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PWM整流器的能量成形与信号变换控制（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、青岛大学硕士学位论文PWM整流器的能量成形与信号变换控制姓名：唐玉良申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：于海生20090606A b s t r a c tW i t hd e v e l o p m e n to fp o w e re l e c t r o n i c s ，p o w e re l e c t r o n i c se q u i p m e n t sh a v eb e e nw i d e l yu s e di nm o d e mi n d u s t r i a la p p l i c a t i o n s ，c a u s i n gm
2、 o r eh a r m o n i cp o l l u t i o n A st h ei n t e r f a c eo ft h ep o w e re l e c t r o n i c se q u i p m e n ta n dt h ep o w e rg i 吐t h ec o n v e n t i o n a lr e c t i f i e r sa let h em o s th a r m o n i cS O u r c e I no r d e rt oe l i m i n a t eW eh a r m o n i cp o l l u t i o n
3、c a u s e db yt r a d i t i o n a lr e c t i f i e ri n c l u d i n gd i o d e - r e c t i f i e rc i r c u i ta n dp h a s e c o n t r o l l e d r e c t i f i e r , P W Mt e c h n o l o g yi si n t r o d u c e dt or e c t i f i e r , m a k i n gt h en e ts i d ec u r r e n ts i n u s o i d a la n d
4、t h er e c t i f i e rr u n n i n ga tu n i t yp o w e rf a c t o r P W Mr e c t i f i e rh a sb e c o m eah i g h l i g h ti nt h ef i e l do fp o w e re l e c t r o n i c s F i r s to fa l l ，w er e v i e wt h ed e v e l o p m e n to fP W Mr e c t i f i e ra n de n e r g y - s h a p i n gc o n t r
5、 o lt h e o r y , a n di n t r o d u c et h et h e o r yo fp a s s i v i t ys y s t e m ，d i s s i p a t i o ns y s t e ma n dH a m i l t o n i a ns y s t e m W ed e s c r i b es t a n d a r dm a t h e m a t i c a le x p r e s s i o n so ft h eE u l e r - L a g r a n g es y s t e m( E L ) a n dp o r
6、 t c o n t r o l l e dH a m i l t o n i a ns y s t e m sw i t hd i s s i p a t i o n T h eb a s i ca n de x t e n s i o ne n e r g y - s h a p i n gc o n t r o lm e t h o do fP C Ha r eg i v e n S e c o n d l y , t h et h r e e - p h a s ev o l t a g eP W Mr e c t i f i e ri ss e l e c t e da ss t u
7、 d yt a l g e ，t h ep r i n c i p l eo fP W Mr e c - t i f i e ri si n t r o d u c e di nd e t a i l s ，n l em a t h e m a t i c a lm o d e lo ft h r e e p h a s ev o l t a g eP W Mr e C t i f i e ri se s t a b l i s h e di na b c 。硝由f r a m er e f e r e n c e s B a s e do nt h em o d e l ，t h ec u
8、r r e n tl o o pa n dt h ev o l t a g el o o pa lea n a l y z e du s i n gd o u b l e - l o o pc o n t r o lm e t h o d T h i r d l y , t h eS S Am o d e la n dP C Hm o d e lo ft h et h r e e - p h a sP W Mr e c t i f i e ra r ee s t a b l i s h e d ，E n e r g y - s h a p i n ga n de x t e n s i o n
9、e n e r g y - s h a p i n gc o n t r o lm e t h o da l ec h o s e na st h ec o n t r o lm e t h o d T h es i m u l a t i o nm o d e l sa l eb u i l ti ns i m u l i n kt o o l b o xo fm a t l a b ，a n dt h er e s u l t sp r o v et h ec o r r e c t i o na n da p p l i c a b i l i t yo ft h es c h e m
10、e s A tl a s t ，t h em a i nw o r ko ft h ep a p e ri ss u m m a r i z e d ，a n dt h ef u t u r er e s e a r c hd i r e c t i o n sa l ep r o p o s e d K e yw o r d s ：P W Mr e c t i f i e r ；e n e r g y - s h a p i n gc o n t r o l ；u n i tp o w e rf a c t o r学位论文独创性声明、学位论文知识产权权属声明学位论文独创性声明本人声明，所呈交
11、的学位论文系本人在导师指导下独立完成的研究成果。文中依法引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。本人如违反上述声明，愿意承担由此引发的一切责任和后果。论文作者签名：离王良日期：厶哆年厂月届日学位论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的学位论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为青岛大学。本学位论文属于：保密口，在年解密后适用于本声明。不保密哦(
12、请在以上方框内打“4 “ )论文作者签名：膏玉良日期：阳口7 年歹月加日 导师一孑优L 吼川棚朋 ( 本声明的版权归青岛大学所有，未经许可，任何单位及任f “ - 1 个人不得擅自使用)青岛大学硕士学位论文引言随着电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的发展，功率半导体开关器件的性能得到了很大提高，各种电力电子变流装置也得到了迅速发展。其中以脉宽调 制( 删) 控制为基础的各类交流装置在现代工业中中取得了广泛的应用。而这些变流装置多数需要整流环节以获得直流电压，但传统的相控整流或不控整流对电网注入了大量的谐波，造成了严重的污染。由整流装置引起的电网谐波污染问题逐渐受到了人们的重视。为了消除传统
13、的电力电子装置引起的谐波及无功污染，其最佳途径是将P W M 控制技术引入到整流器的控制之中，这种P W M 整流器可以运行于单位功率因数，网侧电流正弦化、同时能够实现能量的双向流动和直流母线电压的调节，不仅能体现出可控整流特性，而且还能体现出有源逆变特性，真正实现了绿色电能变换。随着控制技术的不断发展，P W M 整流器以其优良的性能和潜在的优势将会得到更加广泛的应用。因此，P W M 整流器有着较高的研究和应用价值。本课题来源于国家自然科学基金资助项目( 交流传动系统的能量成形与信号变换控制，项目编号：6 0 7 7 4 0 2 7 ) 。本文选取三相电压型P W M 整流器作为研究对象，
14、主要侧重于P W M 整流器的数学建模以及基于能量成形的端口受控哈密顿控制策略的研究，具体研究内容如下：( 1 ) 通过对三相电压型P W M 整流器工作原理的详细分析，建立了其在三相静止坐标系、两相静止坐标系和两相同步旋转坐标系下的数学模型，在此基础上分析了常规的双闭环控制方法；( 2 ) 利用三相静止坐标系下的数学模型，建立了三相P W M 整流器的P C H 模型，采用基于能量成形的端口受控哈密顿控制及其扩展的控制方法设计了三相电压型P W M 整流器的控制器；( 3 ) 通过M a t l a b S i m u l i n k 仿真软件对所设计的控制系统进行仿真实验，验证了所设计的控
15、制算法的有效性，并对常规的双闭环控制算法以及能量成形控制算法的仿真结果进行了对比。( 4 ) 总结全文的主要工作，并指明了以后的研究方向。第一章绪论第一章绪论随着电力电子技术的发展以及人们对电网谐波污染的日益关注，P W M 整流技术取得了飞速的发展。由于P W M 整流器具有交流侧电流低谐波、单位功率因素、能量双向流动及直流电压恒定等优点，已逐渐应用于单位功率因数整流、工业直流电源、交流传动等工业领域中。1 1P W M 整流器的国内外研究动态P W M 整流器的研究最早开始于上个世纪8 0 年代【l 】。随着自关断器件的逐渐成熟及应用，许多学者开始了对P W M 技术的研究。B u s s
16、 eA l f r e d 、H o l t zJ o a c h i m 于1 9 8 2 年提出了基于可关断器件的三相全桥P W M 整流器拓扑结构和网侧电流幅相控制策略【2 1 。A k a g iH i r o f u m i 等于1 9 8 4 年提出了基于P W M 整流器拓扑结构的无功补偿器控制策略【3 1 。到上个世纪8 0 年代末，P W M 整流器的研究发展到了一个新的高度。在这一时期，A W G r e e n 4 】等人提出了基于坐标变换的P W M 整流器连续、离散动态数学模型及控制策略。随着对P W M 整流器的不断深入研究，其拓扑结构及其相关的控制研究也逐渐发展起来【1 1 。其主电路器件已从半控型发展到全控型；拓扑结构也从单相、三相发展到多相组合及多电平拓扑电路；P W M 的开关控制方式也从硬开关调制发展到软开关调制；功率等级也随之从千瓦级发展到兆瓦级。在工业上，电压型整流器和电流型整流器这两种电路结构上均成功地投入了应用【l 】。这些应用技术的研究，又促进了P W M 整流器及其控制技术的进步和完善。对
