电网不平衡时电压型PWM整流器无源控制研究

针对电网不平衡时电压型PWM整流器控制问题，以无源控制理论为基础，探索能够消除或抑制所有谐波的能量控制新策略。将与电磁能量相关的网侧交流电流、直流侧直流电压设为状态变量并构造能量存储函数W，根据整流器欧拉-拉格朗日（EL）数学模型及W，研究整流器的无源性。根据网侧交流电流正弦化、单位功率因数及直流电压恒定控制确定整流器期望的能量存储函数W*。基于EL模型，利用新的阻尼注入方法设计能把包括期望和谐波的实时W快速收敛到W*并使整流器具有优秀动静性能的无源控制器，从而实现消除或抑制谐波的目的。为提高整流器的性能，采用带通滤波器和频率自适应控制器研究一种新的同步信号获取方法。无源控制策略不同于现行的双环控制策略，直接利用电压、电流的实时值，采用无源控制器实施控制，具有很强的鲁棒性。与国内外双环控制策略相比，无源控制策略不需要各次谐波的正、负序分量检测和处理，具有易于实现、便于工程应用的优点。

项目根据三相电压型PWM整流器的拓扑结构，建立了在电网不平衡时整流器在dq坐标系下的EL模型，基于无源控制理论及阻尼注入方法设计了无源控制器。该无源控制器可整流器能量按着期望能量存储函数分布，在电网不平衡时获得网侧交流电流正弦化、UPF及直流侧恒定直流电压；同时，可获得良好的动态及鲁棒性能。与双环控制策略相比整流器无源控制策略可提升整流器的动静性能、简化整流器控制结构及容易工程实现。为保证整流器在dq坐标系下的EL模型的准确性，确保控制性能的实现，研究出一种在电网电压不平衡、干扰、频率偏移情况下，能提取正确同步信号ω、sinωt及cosωt的方法。利用数字信号处理器28335DSP、智能功率模块IPM等元器件研制成1台5kW电网不平衡三相电压型PWM整流器无源控制样机。通过由样机、可编程电源SW5250A、大容量电源电子负载MWBFP2-1040、四通道泰克隔离存储示波器DP03034、福禄克三相电能质量分析仪FLUKE43B搭建的实验平台进行了实验研究， 实验结果表明，电网不平衡时电压型PWM整流器无源控制策略是可行的。.通过该项目的研究，已研究出具有消除或抑制所有交流电流和直流电压谐波的无源控制器。在中国电机工程学报、电工技术学报等国内外期刊和IEEE支持的国际学术会议、国内学术会议上发表论文33篇（其中包括EI收录15篇、中文核心期刊11篇，已录用5篇）（以上论文均标有51077005）,出版著作1部,获批发明专利1项，培养博士研究生1名、培养硕士研究生10名，研制5kW电网不平衡三相电压型PWM整流器无源控制样机1台。综上，该项目已超额完成项目计划任务书规定的科研任务。