不对称电网故障下PWM整流器的控制

不对称电网故障下PWM整流器的控制策略的研究的开题报告一、选题背景和意义随着电力电子技术的迅猛发展，PWM整流器在工业中的应用越来越广泛。

在直流输电系统中，PWM整流器作为电源的主要形式之一，可以有效地提高电网运行的可靠性和效率。

但是，当电网发生不对称故障时，PWM整流器的控制策略需要根据实际情况进行调整，以保证系统的稳定运行。

因此，对不对称电网故障下PWM整流器的控制策略进行研究，具有重要意义。

二、研究内容和目标1.分析PWM整流器在电网不对称故障下的工作特性；2.研究不对称故障下PWM整流器的控制策略，包括电流控制和功率控制；3.设计并仿真不对称电网故障下PWM整流器的控制策略；4.验证仿真结果的可行性。

三、研究方法1.文献调研：查阅相关文献，了解PWM整流器的控制策略和电网不对称故障的影响；2.理论分析：通过对PWM整流器的控制策略和电网不对称故障的影响进行分析，探讨PWM整流器的控制策略；3.仿真设计：利用MATLAB/Simulink等仿真软件，设计和仿真不对称电网故障下PWM 整流器的控制策略；4.实验验证：利用实验平台验证仿真结果的可行性。

四、预期成果1.掌握PWM整流器在电网不对称故障下的工作特性；2.确定不对称故障下PWM整流器的控制策略；3.设计并仿真不对称电网故障下PWM整流器的控制策略；4.验证仿真结果的可行性；5.撰写论文，发表学术论文。

五、研究计划和进度安排1.前期准备（一个月）：文献调研和理论学习；2.仿真设计（三个月）：设计和仿真不对称电网故障下PWM整流器的控制策略；3.实验验证（两个月）：利用实验平台验证仿真结果的可行性；4.论文写作和修改（一个月）：撰写论文，修改论文。

预计用时：七个月。

六、研究团队和条件研究团队：由本人担任研究生及导师共同组成；研究条件：拥有MATLAB/Simulink等仿真软件和实验设备。

不平衡电网条件下的三相PWM整流器控制策略研究不平衡电网条件下的三相PWM整流器控制策略研究一、引言随着电力系统的快速发展，不平衡电网条件下的电力质量问题逐渐凸显。

三相PWM整流器作为一种重要的功率电子装置，在现代电力系统中得到了广泛的应用。

然而，不平衡电压和负载条件对三相PWM整流器的性能和运行稳定性提出了严峻的挑战。

因此，研究不平衡电网条件下的三相PWM整流器的控制策略具有重要的理论和实际意义。

二、不平衡电网条件下的问题分析在传统的三相PWM整流器中，控制策略主要基于平衡电网条件下的理论模型进行设计。

然而，在实际运行中，电力系统存在各种不平衡因素，如电压不平衡、负载不平衡等。

这些不平衡因素会导致三相PWM整流器的输出电流和功率不平衡，进而影响整流器的功率因数和谐波性能。

因此，研究不平衡电网条件下的三相PWM整流器控制策略成为必然的趋势。

三、不平衡电网条件下的控制策略研究1. 电流平衡控制策略为了降低电流不平衡带来的影响，可以采用电流平衡控制策略。

该策略通过在整流器的控制环节中引入补偿算法，使得三相PWM整流器的输出电流保持平衡。

具体而言，可以利用滤波算法对电流进行在线监测，并根据监测结果调整PWM波形的控制参数，从而实现电流平衡控制。

2. 功率因数改进策略由于不平衡电压和负载条件的存在，三相PWM整流器的功率因数可能会下降。

因此，提出一种功率因数改进策略尤为重要。

在不平衡电网条件下，可以通过引入功率因数校正电路，并通过对校正电路的控制来实现整流器的功率因数改进。

同时，还可以通过动态补偿电流的方式来提高功率因数。

3. 谐波抑制策略三相PWM整流器的输出电流中往往存在着各种谐波成分。

在不平衡电网条件下，这些谐波成分会被进一步放大。

因此，研究谐波抑制策略对于提高整流器的谐波性能具有重要意义。

可以通过增加滤波电路的阻抗来抑制谐波，或者通过控制PWM波形的谐波变换来实现谐波抑制。

四、实验结果和讨论本研究在Matlab/Simulink中建立了三相PWM整流器的模型，并以不平衡电压和负载作为研究对象。

不平衡电网下三相电流型PWM整流器的控制策略研究随着电力电子技术的飞速发展,电流型PWM整流器凭借输出电压可调、功率双向传输的优点,在各个领域得到了广泛的应用。

平衡电网下的三相电流型PWM 整流器控制技术已经比较成熟,但在实际应用中受负载变化、参数不对称和外界干扰等各种因素的影响,常常造成交流电网三相不平衡。

在不平衡条件下,直接采用平衡电网下的PWM整流器控制策略,易导致设备运行异常。

因此,本文针对电网不平衡条件下的电流型PWM整流器控制策略进行了深入研究,主要几个方面展开:首先,对三相电流型PWM整流器的拓扑结构以及基本工作原理进行分析,基于平衡和不平衡电网两种条件下,建立不同坐标系下相应的数学模型,并在不平衡条件下进行正负序分离。

由于LC滤波器的存在导致d-q坐标系下数学模型具有强耦合特性,本文将通过定向于电容电压,简化数学模型,消除耦合特性,极大地降低控制器设计难度。

其次,由于三相CSR直流侧储能电感回路电流不能突变,故需要采用三值逻辑来实现PWM控制信号。

因此本文详细阐述了其在扇区划分、二三值逻辑转换方面的区别,以及逻辑值的产生和矢量的形成。

并对正弦脉宽调制技术与空间矢量调制技术进行对比。

虽然二者均响应快速且灵活,但空间矢量脉宽调制策略电压利用率更高、消除谐波能力强、更易实现数字化。

然后,针对电网不平衡时三相电流型PWM整流器存在的问题,设计了一种高频、低频、二倍频三频段分量独立控制的控制策略。

交流侧采用虚拟电阻的有源阻尼控制,直流侧采用状态反馈控制策略。

利用高通滤波器,降低直流侧低频信号对交流侧影响;因直流侧LC低频滤波特性,抑制了对交流侧高频信号的影响,从而实现交直流侧的解耦控制。

基于瞬时功率理论对三相电流型PWM整流器瞬时功率流动进行分析,在交、直流解耦控制基础上,对负序电流分量进行补偿。

此外详细分析了交直流侧控制器的参数设计对系统性能的影响,并根据标准传递函数进行参数整定,使控制效果达到最佳。

不对称电压下PWM整流器的变结构自抗扰控制黄庆;黄守道;陈泽远;周滔滔;马敏;邹永;匡江传【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2014(018)001【摘要】为抑制PWM整流器在不对称电网电压时的谐波功率以及负载扰动对直流侧电压的影响,提出了一种基于变结构自抗扰理论的新型电压控制方法.将自抗扰控制与变结构控制器相结合,设计了变结构自抗扰控制器.正负序电流环采用变结构自抗扰控制,以此来消除电流环的耦合对系统的扰动,并消除功率传输中的谐波分量.新型控制器在保持原自抗扰控制器特点的同时减少了可调参数,使得参数整定变得容易,改善了系统控制性能.仿真以及实验结果表明,此方法能够对输出电压快速并无超调的进行控制,并能有效抑制传输中谐波功率和负载变化对系统的影响.【总页数】6页(P50-55)【作者】黄庆;黄守道;陈泽远;周滔滔;马敏;邹永;匡江传【作者单位】湖南大学国家电能变换与控制工程技术研究中心,湖南长沙410082;湖南大学国家电能变换与控制工程技术研究中心,湖南长沙410082;湖南大学国家电能变换与控制工程技术研究中心,湖南长沙410082;湖南大学国家电能变换与控制工程技术研究中心,湖南长沙410082;江南工业集团有限公司,湖南湘潭411207;江南工业集团有限公司,湖南湘潭411207;湖南大学国家电能变换与控制工程技术研究中心,湖南长沙410082【正文语种】中文【中图分类】TM461【相关文献】1.三相PWM整流器积分—线性自抗扰控制器设计 [J], 任丽娜;齐欣;刘爽爽;刘福才2.线性自抗扰控制技术在PWM整流器中的应用 [J], 曾岳南;郑雷;周斌;林厚健3.基于自抗扰控制的三相PWM整流器研究 [J], 余素华;南余荣;陈晓君4.基于自抗扰和负载功率前馈的高速磁悬浮系统PWM整流器控制策略 [J], 朱进权;葛琼璇;王晓新;孙鹏琨;张波5.不平衡电网下PWM整流器自抗扰模型预测控制 [J], 魏昂;王丹;彭周华;武文杰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

不平衡电网电压下的PWM整流器预测电流控制张永昌;彭玉宾;曲昌琦【摘要】传统的PWM整流器预测电流控制在理想电网下能够取得良好的动、静态性能,具有开关频率固定、动态响应快和谐波小等优点,但在不平衡电网下会带来电流畸变、功率脉动和直流母线电压波动等问题.基于一种新型瞬时功率理论提出在理想电网和不平衡电网下都能够获得良好性能的改进预测电流控制.该方法以得到正弦网侧电流、消除有功二倍频波动为控制目标,通过解析推导得到相应的电流参考值,然后基于电流无差拍原理得到下一时刻的电压参考值,进而用空间矢量调制来合成该参考电压矢量.相比现有基于传统瞬时功率理论和正负序分解的解决方案,所提出的改进预测电流控制无需复杂的正负序提取计算和功率补偿算法,能够有效抑制功率波动和电流谐波,具有较大的实用价值,其有效性通过仿真和实验得到验证.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2016(031)004【总页数】8页(P88-94,103)【关键词】PWM整流器;电网电压不平衡;新型无功功率;预测电流控制【作者】张永昌;彭玉宾;曲昌琦【作者单位】北方工业大学电力电子与电气传动北京市工程研究中心北京100144;北方工业大学电力电子与电气传动北京市工程研究中心北京 100144;北方工业大学电力电子与电气传动北京市工程研究中心北京 100144【正文语种】中文【中图分类】TM46国家自然科学基金（51577003、51207003、51347004）和北京市科技新星计划（XX2013001）资助项目。

PWM整流器控制在理想平衡电网下得到了广泛深入的研究，目前已经提出的方案包括电网电压定向控制（Voltage Oriented Control, VOC）[1]、直接功率控制（Direct Power Control, DPC）[2-4]和模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）[5-9]等。

电网不平衡条件下PWM整流控制策略的研究PWM整流器不平衡电网功率因数动态性能1引言三相PWM整流器控制策略的研究过程中，通常都是假设三相电网是平衡的，但事实上，三相电网常处于不平衡状态，即三相电网电压的幅值、相位不对称。

电网一旦出现不平衡，以三相电网平衡为约束条件设计的PWM整流器就会出现不正常的运行状态，这种状态主要表现在:(1)PWM整流器直流侧电压和网侧电流的低次谐波幅值增大，且产生非特征谐波，并加大损耗；(2)PWM整流器网侧电流也不平衡，严重时会损伤或损坏PWM整流器。

通过理论分析知道:电网负序分量是导致网侧电流畸变的原因，为此本文采用了一个对正、负序电流分别独立控制的方案，两套同步旋转坐标系在自己的旋转坐标系中，将正续、负序基波分量均转换成直流分量，从而通过PI调节器即可实现无静差控制，从理论上较完善的改进了不平衡电网的PWM整流器的控制系统[1]。

2不平衡条件下PWM控制器的原理进行正、负序双电流控制，需要对原来平衡条件下的PWM整流器数学模型进行修改，建立不平衡条件下的系统模型，通过对系统模型和功率守恒理论的分析得出双电流控制策略。

2.1 电网电压不平衡条件下三相PWM整流器的数学模型[2、3]对于三相无中线连接的三相PWM整流器，一般不考虑零序电压的影响，此时PWM整流器的数学模型为：式中，、为正序、负序基波电压的峰值；αP、αN为正序、负序基波电压的初始相角。

通过坐标变换，将三相不平衡电压转换到的同步旋转坐标系下，可以得到两个旋转的空间矢量，一个是以角速度ω沿逆时针方向旋转的空间矢量，另一个是以角速度ω沿顺时针方向旋转空间矢量，二者大小相等旋转方向相反。

当电网电压平衡时，经过坐标变换得到的电压d、q分量是恒定值，不随时间变化，此时非常便于控制。

但是当电网电压不平衡时，经过坐标变换得到的d、q分量整体上是直流量，但是含有明显的谐波，也正是由于这些谐波的影响才使得平衡时的控制策略不能很好的应用。

单周期控制三相PWM整流器在不对称电网下的研究时间: -04-29 15:17:54 来源: 电源世界作者:摘要: 传统的矢量模式单周期控制三相PWM整流器是基于对称电网系统下研究的, 功率因数约为1, 输入谐波低, 且与双极型单周期控制相比, 具有更低的开关损耗。

当三相电网不对称时, 三相输入电流跟踪电网电压的非零序分量, 采用传统电网电压选择矢量区间不能保证三相PWM整流器具有较低的开关损耗,且在电网极端缺相故障时, 系统不能正常工作。

本文采用电网电压非零序分量选择矢量区间, 并对矢量区间状态进行分析比较, 结果证明所采取的方法能保证系统在任何情况下开关损耗最低。

最后对三相PWM整流器工作于不对称电网情况下进行了仿真研究, 仿真结果表明采用电网电压非零序分量选择矢量区间能保证电网电压在缺相故障时系统仍能正常工作, 而且所采用的单周期控制同时满足对称电网系统。

叙词: 单周期控制,不对称电网,三相PWM整流器,非零序分量1 引言近十几年来, 随着对用电设备谐波污染的日益重视, 三相高频PWM整流器技术已经成为电力电子领域研究的热点之一。

由于三相电力电子装置在电网中占有很大比重, 三相中大功率PFC成为近年研究的重点, 而其中以三相六开关双向PWM整流器应用最广[1-2]。

在三相PWM整流器的各种控制方法中, 单周期控制展现了其突出的优点: 不需进行d-q坐标变换、无需乘法器、具有调制和控制的双重功能[2][4], 无论在稳态或暂态情况下, 在控制周期内受控的输入电流平均值均能恰好正比于控制参考信号, 具有动态响应快、开关频率稳定、鲁棒性强、易于实现等特点[4]。

在实际电网中, 由于电网故障、大容量不对称负载的使用等, 都可造成电网的不对称, 而一般都在电网对称情况下研究单周期控制的PWM整流器[1][2][4][7][8][9]。

虽然单周期控制具有一定的抗扰动性能, 但在不对称电网情况下, 特别是电网缺相故障时, 基于电网电压选择矢量区间的单周控制存在着两个固有的缺点: ( 1) 不能保证矢量模式的单周期控制具有最低的开关损耗; ( 2) 不能保证在电网极端缺相故障时系统的正常运行。