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传统整流器广泛采用二极管不控整流电路和晶闸管相控整流电路,产生大量的谐波,给电网造成污染。三相电压型PWM整流器具有网侧电流低谐波、输出电压恒定、能运行于单位功率因数的特点,并且可以实现电能双向传播。因此,三相电压型PWM整流器能很好地抑制电网谐波污染问题。本文主要研究三相电压型PWM整流器基于PCHD模型的控制策略,并针对三相PWM整流器负载大范围扰动的情况作了相应的研究。
本文首先对PWM整流器的运行原理做了详细的分析,并给出了电压型PWM整流器的拓扑结构。根据三相电压型PWM整流器的拓扑结构,在三相静止坐标系下建立基于开关函数描述的数学模型,并在此基础上通过坐标变换,建立其在两相静坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型。
其次,论述了系统无源性的定义以及端口受控的耗散哈密顿(PCHD)系统结构,并建立了三相电压型整流器的PCHD模型,对其无源性做出了证明。将IDA-PBC方法引入到三相电压型PWM整流器的控制中,求得无源控制律。
为验证该控制器,在Matlab/Simulink中搭建了仿真系统。仿真结果表明,本文设计的控制器结构简单,动、静态性能良好,交流侧无需电流传感器且对直流侧负载大范围扰动具有很强的鲁棒性,具有很好的实用价值。