基于状态预测的三相电压型PWM整流器软启动策略的研究

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三相PWM整流器具有直流侧电压稳定,交流侧功率因数高谐波含量少,四象限运行的优良特性。随着分布式发电与微网储能系统进一步普及,PWM整流器作为微网和电网的接口将得到进一步发展。三相电压型PWM整流器一般采用电压电流双闭环控制策略,这种控制策略在系统启动过程中存在电流冲击的问题。传统的软启动方法,存在软启动时间长,或者参数调节困难的问题。本文提出了一种基于瞬时功率理论的状态预测的新方法,可以缩短软启动时间,且软启动的相关参数可直接计算得出,避免了繁琐的调试过程。本文首先较为详细的描述了PWM整流器的工作原理,包括拓扑分析,四象限运行原理,高频和低频的数学模型,双闭环控制策略,前馈解耦控制,坐标变换计算,空间矢量调制技术,锁相环技术,主电路参数设计。然后,基于上述理论搭建三相PWM整流器稳态下的Simulink仿真,仿真的结果初步验证双闭环控制策略的可行性。最后,分析了基于双闭环控制的三相电压型PWM整流器启动过程中产生电流冲击的原因。设计了一套基于状态预测的软启动策略用来解决PWM整流器软启动过程中电流冲击的问题。给出了软启动曲线及其参数的计算。搭建Simulink软启动过程的仿真,仿真表明启动过程电流被抑制在合适的范围内,而且满足启动过程的快速性要求。本文在理论和仿真的基础上,还搭建了试验平台,用于验证稳态控制策略和软启动策略的正确性和实际可行性。在平台上编写软件实现稳态及软启动控制算法,用示波器测量电压电流波形,波形表明软启动策略能有效抑制启动冲击电流,且启动过程也满足相应的快速性,达到了最初的设计目的。
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