绿色能源下PWM整流器控制与应用深度探讨

本文档深入探讨了PWM（脉冲宽度调制）整流器的控制理论、建模方法及其在电力电子领域的应用。作者张兴在合肥工业大学攻读博士学位，专注于电压型PWM（VSR）和电流型PWM（CSR）整流器的研究。研究内容涵盖了PWM整流器的基本原理，包括四象限运行机制，以及换相过程和波形特性分析。 论文首先阐述了PWM整流器作为绿色能源技术的重要组成部分，能够实现无电网污染和灵活的功率因数调节。作者通过对VSR和CSR的矢量关系进行分析，直观地解释了它们在不同工作区域的运行特性。接着，作者构建了等效变压器模型，详细研究了基于d-q坐标系的动态和静态特性，这对于设计合理的电感和储能元件如电容、电感至关重要。 针对VSR的电流控制，作者探讨了影响因素并进行了定量分析，提出了规则控制和滞环优化的SVPWM（空间矢量PWM）电流控制策略，这显著提高了控制精度和性能。针对电网不平衡情况，作者创新性地提出了无阻尼振荡控制器，既简化了控制结构，又提升了VSR在不平衡条件下的控制效果。 对于电流型CSR，作者探讨了三值逻辑开关在PWM信号发生中的作用，并提出通过调整矢量合成顺序来优化功率管的自然换相，从而降低开关损耗。以新疆自治区的太阳能光伏并网逆变器项目为例，论文设计了一种新型的VSR拓扑结构，集成MPPT（最大功率点跟踪）控制，将所学理论应用于实际应用中。 这份博士学位论文提供了深入理解PWM整流器及其控制策略的关键见解，展示了在电力电子技术领域特别是在绿色能源应用中的重要价值和技术创新。通过系统的研究和实践案例，论文为PWM整流器的设计和优化提供了坚实的基础。