三相PWM整流器建模与非线性控制：解决电能质量污染的关键

本文主要探讨了"二极管整流电路-三相电压型PWM整流器的建模与非线性控制"这一主题。随着电力电子技术的发展，三相电压型PWM（脉宽调制）整流器在工业应用中扮演着重要角色，特别是在电能变换和提高电能利用效率方面，其使用率预计将大幅上升。电力电子变流装置如可控硅整流器、电解电源和电力机车的广泛采用，不仅提高了设备的灵活性，但同时也带来了电网中的“污染”问题，包括谐波和无功功率失衡，这些会对电机、变压器、仪表、通信设备以及生产过程造成负面影响。 文章首先介绍了研究背景，指出传统的电力电子装置存在局限性，比如可控硅整流器产生的谐波会导致电压互感器损坏，经济损失巨大。美国电力科学研究院报告表明，电能质量问题每年在美国造成高达260亿美元的经济损失，因此治理电能质量成为当务之急。其中，整流器作为电力电子装置的关键部分，特别是PWM整流器，其建模和非线性控制技术显得尤为重要。 PWM整流器的建模部分基于基尔霍夫定律和拉格朗日方程，通过对整流器的工作原理和行为的理解，可以设计出精确的数学模型，以便进行有效的控制。欠驱动和非最小相位是PWM整流器特性分析的重点，它们影响着系统的稳定性和性能。文章还讨论了两种常见的控制策略：PID（比例-积分-微分）控制和滑模变结构控制，旨在提高整流器的功率因数、减少谐波，从而减轻对电网的负面影响。 本文深入探讨了PWM整流器的高功率因数控制技术，这在解决电能质量问题时至关重要。通过优化控制算法，可以有效降低谐波含量，改善电网的动态响应，同时实现对无功功率的有效管理。该研究对于提高电力系统运行的稳定性和可靠性，降低电能损耗，以及提升电力电子装置的整体性能具有重要意义。