【摘 要】
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三电平PWM整流器具有直流侧电压可调、能量双向流动、网侧电流正弦度高、单位功率因数运行以及适应于大功率场合等优点,在有源滤波、电气传动及新能源发电等领域得到广泛应用。同时,多种应用场合和领域也对PWM整流技术提出更高的要求。本文以NPC型三电平PWM整流器为研究对象,对于在无网侧电压传感器情况下的模型预测直接功率控制算法进行深入研究,主要的工作如下:本文首先说明了NPC型整流器的拓扑结构,给出了其
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三电平PWM整流器具有直流侧电压可调、能量双向流动、网侧电流正弦度高、单位功率因数运行以及适应于大功率场合等优点,在有源滤波、电气传动及新能源发电等领域得到广泛应用。同时,多种应用场合和领域也对PWM整流技术提出更高的要求。本文以NPC型三电平PWM整流器为研究对象,对于在无网侧电压传感器情况下的模型预测直接功率控制算法进行深入研究,主要的工作如下:本文首先说明了NPC型整流器的拓扑结构,给出了其在三种不同坐标系下的数学模型,仿真分析了传统电压电流双闭环控制。针对NPC三电平整流器直流侧中点电位不平衡问题进行研究,给出了一种中点电位平衡控制方案。仿真分析了PWM整流器的传统直接功率控制,由于采用滞环控制,存在整流桥的开关器件工作频率不固定、对传感器转换精度以及其采样频率依赖程度高等问题,同时会出现的无功功率异常波动的情况。针对以上问题,论文研究了一种基于模型预测的直接功率控制(Model Predictive Direct Power Control,MPDPC)。MPDPC能够使得开关频率固定,无功功率异常波动基本消失。然后,在MPDPC基础上,本文进一步分析了在交流侧没有电压传感器的情况下基于虚拟磁链的模型预测直接功率控制(Virtual-Flux Model Predictive Direct Power Control,VF-MPDPC)策略,介绍了虚拟磁链观测器的基本原理,分析了传统观测器的缺点,并提出了新型的磁链观测器。利用整流桥开关函数,交流侧电流和直流侧电压,引入电机中虚拟磁链概念,重构网侧交流电压。然后在MATLAB/Simulink环境中搭建了三电平PWM整流器的MPDPC和VF-MPDPC的仿真,仿真结果表明VF-MPDPC控制策略能达到良好的控制效果。最后搭建了NPC型三电平PWM整流器的实验平台,完成本文相关内容的实验验证。该论文有图54幅,表11个,参考文献99篇。
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