预测模型驱动的单相PWM整流器直接功率控制策略

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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。