预测模型驱动的单相PWM整流器直接功率控制策略

本文主要探讨了一种基于功率预测模型的单相PWM整流器的直接功率控制策略。在现代电力电子系统中，单相PWM整流器由于其结构简单、效率高，在许多应用中占据重要地位。传统的控制方法通常涉及复杂的电流调节环，而该策略则创新地采用了不同的控制理念。 首先，作者提出通过实时测量网侧电压和电流，并构建出与其正交的虚拟电压和电流分量，这使得整流器能够工作在d-q坐标系下。d-q坐标系是旋转参考框架，对于单相整流器来说，它有助于简化控制信号的计算，因为可以将交流输入分解为与直流分量相对独立的有功（d）和无功（q）分量。这样，可以更精确地控制和优化能量转换。 其次，策略利用瞬时功率理论，这是一种高效的功率分析工具，结合预测算法来估算电路的有功和无功变化。通过这种方式，控制器可以根据预测到的功率需求调整交流侧的电压控制矢量，实现了对整流器的直接功率控制。这种控制方式相较于传统的间接控制，能更快地响应负载变化，提高系统的动态性能。 接着，单极性调制方法被用来确保整流器的工作频率保持恒定，这对于保持电网的稳定性和效率至关重要。取消了电流调节环的设计，减少了控制器的复杂性，提高了系统的抗扰动能力，使得系统在面对外部干扰时能迅速恢复到稳态，缩短了系统动态过程。 最后，通过仿真实验验证了这个控制策略的有效性。实验结果显示，新提出的策略在保持恒定工作频率的同时，显著提高了整流器的动态响应能力和控制精度，同时也简化了系统设计，具有较强的实用价值。 这篇文章介绍了一种创新的单相PWM整流器控制策略，它通过预测和直接功率控制，实现了高效、稳定和易用的运行特性，对于提高电力电子设备的性能和效率具有重要意义。