改进的PWM整流器直接功率控制策略：抑制波动与提升效率

PWM整流器的直接功率控制是一种先进的电力电子设备控制策略，特别针对三相电压型PWM整流器设计。传统的变流装置，如变频器、逆变电源和高频开关电源，通常采用二极管可控整流电路或晶闸管相控整流电路，这些电路由于缺乏精细控制，会产生大量的谐波和无功功率，对电网造成严重污染。然而，电压型PWM整流器凭借其输出电压恒定、单位功率因数运行的特点，不仅能够实现电能回馈电网，改善电网的稳定性，而且能提高电能的传输和利用效率，实现真正的绿色能源转换。 本文的核心研究集中在三相电压型PWM整流器上，采用了直接功率控制(Direct Power Control, DPC)方法。相较于电流控制策略和非线性控制策略，DPC的优点在于其结构简单、动态响应迅速且抗干扰性能优良。文章首先从整流器控制原理出发，构建了在abc三相坐标系、αβ静止坐标系和dq旋转坐标系下的数学模型，这有助于深入理解控制过程中的动态行为。 传统控制方法在处理功率时存在局限性，尤其是当只关注有功功率控制时，可能会导致无功功率的波动较大，进而影响系统的稳定性和负载响应速度。因此，作者引入了瞬时功率理论，指出直接功率控制策略在暂态响应和抗干扰性能方面存在不足。 针对这些问题，本文提出了一种新的控制策略，即根据有功功率的瞬时值和其目标值的差值来设定变无功功率参考值。这种策略通过Matlab/Simulink仿真验证，有效地抑制了直接功率和直流电压的波动，提高了系统的快速跟踪能力和抗干扰能力。这意味着通过这种方式，系统能够更平稳地响应负载变化，并能更好地适应电网环境，减少对电网的负面影响。 本文的研究成果对于提升电压型PWM整流器的性能、降低电网污染、提高能源利用效率具有重要意义，为电力电子设备的设计和控制提供了有价值的理论支持。