三相PWM整流器的PI双闭环控制与仿真分析

知识点分析： 1. 三相PWM整流器PI双闭环控制： 三相PWM整流器是一种电力电子变换装置，它能够将交流电转换为直流电，并通过脉冲宽度调制（PWM）技术控制功率因数和减少输入电流谐波。PI双闭环控制指的是使用比例-积分（Proportional-Integral, PI）控制器构成的电压外环和电流内环的双闭环控制策略。电压外环主要负责控制输出直流电压的稳定性，而电流内环则负责实现快速响应和控制电流的波形。 2. q轴有功、d轴滞后无功算法： 在三相PWM整流器的控制中，通常采用dq变换将三相静止坐标系转换到dq同步旋转坐标系。在这个坐标系中，有功功率和无功功率可以独立控制。q轴代表有功电流分量，d轴代表无功电流分量。通过控制q轴电流来控制有功功率，通过控制d轴电流来控制无功功率，实现整流器的高性能控制。 3. 基于电压前馈+电流解耦控制： 为了提高系统的动态性能，将电压前馈控制与电流解耦控制相结合。电压前馈控制能够快速响应电网电压的变化，而电流解耦控制能够独立控制有功和无功电流，避免两者之间的耦合影响，从而提高系统控制的稳定性和精确性。 4. 电压、电流双闭环控制： 双闭环控制系统由电压外环和电流内环组成。电压外环负责检测输出直流电压，并通过PI控制器输出给定电流值；电流内环则根据电压外环给出的电流给定值和实际电流值，使用PI控制器实现电流的快速调节。这种控制方式能够实现对电流波形的良好控制，同时保证输出电压的稳定。 5. PI控制： PI控制是一种常用的反馈控制策略，它通过比例（P）和积分（I）两种控制作用来调节控制对象，达到预期的控制效果。在电力电子装置中，PI控制器广泛应用于电压和电流的稳定控制，因其结构简单、调节方便、可靠性高等优点。 6. 电流控制基于dq同步旋转坐标系： dq坐标系是一种特殊的坐标系，它随电网电压同步旋转。在这种坐标系中，交流信号的频率被转换为直流信号，便于控制系统进行计算和控制。因此，基于dq同步旋转坐标系的电流控制能够实现有功和无功分量的独立控制。 7. 调制策略采用SPWM： SPWM（正弦脉宽调制）是一种常用的PWM调制策略，通过调整脉冲宽度来控制逆变器输出电压的波形，使其接近正弦波形。SPWM能够在保持较高效率的同时，有效减小输出电压的谐波含量。 8. THD<5%： THD（总谐波失真）是衡量电力系统中波形质量的一个重要指标。当THD小于5%时，表示电流或电压波形中的谐波含量较低，系统具有较好的输出质量。 9. 仿真模块涉及的元素： 三相电网：模拟实际的三相电力供应系统。 滤波电感：用于滤除电流中的高频谐波分量。 三相整流桥：将三相交流电转换为直流电。 稳压电容：用于稳定输出直流电压。 负载：模拟实际连接到整流器的用电设备。 PLL锁相环：用于同步电网电压频率和相位。 基础坐标变换：用于实现从三相静止坐标系到dq同步旋转坐标系的转换。 PI控制：用于实现电压和电流的闭环控制。 SPWM调制模块：用于产生控制信号，驱动整流桥工作。 信号测量：用于测量系统的电压、电流等信号。 信号显示：用于显示控制过程中的各种信号波形，便于分析和观察。 10. 功能分类明确，容易理解： 仿真模型中的各个模块均有明确的功能和作用，且模块化设计使得整个控制系统易于理解和分析。这有助于工程师快速搭建和测试控制系统，也便于教学和学术研究。