不平衡电网下基于比例谐振控制的PWM整流器研究文献综述

 2022-11-23 23:07:39

文 献 综 述

1 研究背景

随着人类现代社会的快速发展,人类对于电力电量的需求愈来愈大,电力已成为人类生活和工作不可缺少的一部分,新能源的使用与并网极大提高了人类对于传统化石能源的依赖,有效降低了二氧化碳排放和各种环境污染。与此同时,人们对电能质量提出了更高的要求,但是由于新能源发电稳定性较低,大规模的新能源并网会影响电网电压的稳定性。因此为了更有效、高质量的生产和使用电能,需要使电能经过电力电子装置进行变流调整后,再并网进入日常生活中使用。因此,如何获取高质量的电能以及减少用电过程中的电能损耗已成为国际社会关注的热点。

整流器是电力电子装置中应用最为广泛的一种,主要经历了二极管不控整流、晶闸管相控整流和脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)整流三个阶段的发展,满足了人类对用电量的需求。

传统的二极管的不控整流电路或者基于晶闹管的相控整流电路,不可控整流电路利用二极管的单向导电特性,能够将交流电压变为直流电压,但是输出的直流电压是不可以调节的。而相控整流采用晶间管,可以对输出电压进行调节,但它仅仅可以控制导通时刻,却不能控制关断时刻。

由此传统的整流电路会产生大量的谐波和无功功率,使得电网中出现不平衡与低次谐波的场合越来越多,这种不平衡与谐波电压分量易引起变流器输出功率的脉动和畸变.导致直流侧电容反复充放电。进而危及其正常运行寿命 。另外,变流器输出电流中谐波成分大量增加,严重时将无法满足并网标准。

针对产生的大量谐波和无功功率,目前解决办法有两种:一是针对产生的谐波,利用补偿器来抵消电网中的谐波,属于事后补救,二是研宄出一种能够消除谐波且运行功率因数高的整流器,可以从根本解决问题。

电压型 PWM 整流器电流内环控制主要分为间接电流控制和直接电流控制。间接电流控制又称为幅相控制方式,这种控制方法比较简单,对控制器性能要求不高,但间接电流控制为开环控制,其控制误差较大,动态响应慢,对系统参数变化比较敏感以及系统鲁棒性差,因此该方法应用于要求简单的场合。而直接电流控制为闭环控制,通过采集网侧电流作为反馈,构成电流闭环,与间接电流控制相比,其具有鲁棒性强、动态响应快、抗外界干扰能力强以及控制精确度高的优点。

针对不平衡及畸变电网电压影响并网变流器控制性能的问题,可以采用比例多谐振调节器对变流器的电流环进行控制,在建立两相静止坐标系下变流器数学模型的基础上。给出一种采用直流电压外环、电流内环的双环控制结构。电流内环选择比例多谐振调节器实现了对基波电流的跟踪和对畸变电网电压扰动的抑制。

2 国内外研究现状

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