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目前,电能变换领域广泛应用着各种类型的电力电子装置,比如整流器,它们在服务于电能变换过程的同时,也对电网造成了严重的谐波污染。整流器是电能变换领域的常用装置,选用谐波含量低、功率因数高的整流器,配合科学合理的控制策略,有利于缓解电网谐波污染问题,并且增强电网安全,改善供电质量。因此,整流装置及其控制策略研究,一直是国内外学术界的热点话题。VIENNA整流器内置的开关管数量更少,控制电路相对简单,桥臂开关管不存在死区电压,另外,VIENNA整流器在应用中表现出电流谐波含量低、功率因数高等优点,这使得它备受国内外学者的关注,越来越多地研究者致力于优化改进VIENNA整流器的拓扑结构及控制策略。VIENNA整流器拥有典型的三电平拓扑结构,进一步加深针对其控制策略的研究,持续改善VIENNA整流器的性能指标,对于提高电能转换效率,维护电网安全等具有重大意义。本文系统解析了电网平衡条件下VIENNA整流器的控制方案,并且针对控制方案中的关键问题提出了新的解决思路。本文研究的主体内容,归纳如下:(1)首先,本文对现阶段VIENNA整流器较多使用的控制策略进行了梳理,并分析各自的优缺点。然后探究了 VIENNA整流器各开关状态在输入电流极性不同的条件下对应的工作模态,构建起VIENNA整流器在电网平衡条件下的数学模型,由此衍生建立起VIENNA整流器在3种坐标系中的数学模型,为本文所提控制策略的应用奠定了基础。(2)针对三相VIENNA整流器的非线性特点,为了进一步改善系统的启动响应,稳态特性及动态特性,本文在建立VIENNA整流器非线性数学模型的基础上,采用了基于变指数趋近律的滑模变结构控制策略,且通过仿真分析来验证所提的变指数趋近律相比于传统指数趋近律能够更好抑制滑模变结构自身所存在的抖动。然后利用有限集模型预测控制理论(FCS-MPC)和滑模变结构控制理论(SMC)设计了 VIENNA整流器的双闭环控制器。为了使电压环的电压超调量小,获得稳定的直流电压,电压环采用对于非线性系统具有良好控制性能的滑模变结构控制(SMC),增强系统的快速性和鲁棒性;电流环的目的是快速的稳定输入电流,因此采用了无需调制单元,易于添加约束项,抗干扰能力强有限集模型预测控制(FCS-MPC)策略。(3)为对系统的可行性进行验证,基于MATLAB/Simulink环境,进行仿真模型的构建,借由仿真结果对方案的正确性予以了验证,在本研究给出的控制方案下设计出的整流器具有动态特性好,鲁棒性强和抗干扰能力强等优点。另外,对VIENNA整流器系统的软硬件进行设计,开发出以TMS320F28335为主控制器的实验样机,对实验平台软硬件进行了调试,保证实验样机可以正常运行,由于今年疫情的特殊情况,实验只完成了开环实验以及电流内环闭环的实验部分。