改进的虚拟磁链MPDPC:基于电压型PWM整流器的高效功率控制

5 下载量 9 浏览量 更新于2024-08-29 2 收藏 1.18MB PDF 举报
本文主要探讨了一种创新的电力自动化设备控制技术——基于虚拟磁链的PWM整流器模型预测直接功率控制(MPDPC)。传统AC/DC转换器,如二极管整流器,虽然成本低但存在低次谐波和功率处理问题。相比之下,PWM整流器因其能提供双向能量流动、改善功率因数、减少电网谐波和灵活调节直流电压,成为变流控制领域的热门选择。 文章首先回顾了PWM整流器的控制策略,如矢量控制(包括电压定向VOC和虚拟磁链定向VFOC)、直接功率控制(DPC)和空间矢量DPC。矢量控制虽然有快速动态响应和良好的鲁棒性,但受限于滞环比较器的采样频率问题。DPC如VF-DPC和DPC-ST则强调了功率因数和响应速度,但功率纹波和开关频率不稳定对滤波设计构成挑战。 本文创新之处在于,它在传统MPDPC的基础上,引入了虚拟磁链的概念,以电网电压作为基本控制矢量,通过延时补偿和重复控制策略,构建了一个目标函数,旨在优化功率跟踪精度,减小功率纹波,降低电流谐波畸变率。在αβ坐标系下,作者深入分析了电网电流、虚拟磁链、输入电压、直流侧电压和开关函数之间的动态关系,以确定最优的控制策略。 与传统的DPC和MPDPC方法相比,改进的MPDPC方法在保持功率跟踪性能的同时,避免了滞环比较器和过多的交流电压传感器,简化了系统结构,提升了系统的动态响应和效率。仿真和实验结果证实了这种改进方法的有效性,证明了它在实际应用中的优越性。 本文的贡献在于提供了一种高效、精确且结构简洁的PWM整流器控制方案,对于提升电力设备的性能和能源利用效率具有重要意义。未来的研究可以进一步探索如何优化算法参数,以适应更广泛的运行条件和环境需求。