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三相电压型PWM整流器及其控制策略的研究

作　者: 颜毅
导　师: 章勇高
学　校: 华东交通大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: PWM整流器 SVPWM 双环PI解耦控制 单位功率因数
分类号: TM461
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 494次
引　用: 2次
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内容摘要


PWM整流器在直流电源、变频器、UPS、风力发电等领域都有广泛的应用。因其具有功率因数高、电流谐波小、输出电压可调、能量可双向流动等特点,在大功率应用中相比二极管不控整流和晶闸管半控整流有很大的优势。本文从实用的角度出发,对PWM整流技术理论和电路实现展开了研究,具体完成了如下工作:1.对PWM整流器的原理及数学模型进行了分析,给出了Clark变换和Park变换的推导过程。在高频模型中,分别分析了静止两相坐标系和旋转坐标系下PWM整流器的数学模型。对PWM整流器的网侧电感和直流侧电容进行了设计。其中,网侧电感上限值的确定不同于前人粗略的估计,给出了判定不等式,在实际电路的搭建过程中有一定的参考价值。2.对电流滞环控制、单周期控制、滑模变结构控制、预测电流控制,以及基于dq旋转坐标系的双环PI控制的原理及特点进行了分析,最后选择了双环PI控制作为本文PWM整流器的控制策略。分析了SVPWM的调制原理,并选择了有利于DSP实现的“基于预分解矩阵的SVPWM调制”作为本文PWM波形输出的调制方法。3.在Matlab/Sinmulink环境中搭建了PWM整流器的仿真模型,并详细给出了控制电路子模块和SVPWM子模块的结构图。对直流侧电容预充电和不预充电两种情况进行了仿真。仿真结果证明了控制方法理论上的可行性。4.设计并制作了PWM整流器需要用到的各项电路,它包括:主电路、检测调理电路、驱动电路、辅助电源、TFT液晶显示器驱动电路,对各电路进行了整合和调试,使其都能稳定可靠的工作。5.编写了主控芯片DSP的驱动程序,上电调试了PWM整流器的整流运行模式。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 课题研究的背景和意义  9-11
  1.2 PWM 整流器相关领域的研究及应用现状  11-14
  1.3 本论文的主要工作  14-15
第二章 三相电压型PWM 整流器的原理及其数学模型  15-36
  2.1 坐标变换理论的推导  15-20
  2.2 PWM 整流器的基本原理  20-29
    2.2.1 拓扑结构  20-21
    2.2.2 工作原理  21-23
    2.2.3 数学模型  23-29
  2.3 三相PWM 整流器参数设计  29-35
    2.3.1 网侧电感的设计  29-33
    2.3.2 直流侧电容的设计  33-35
  2.4 小结  35-36
第三章 PWM 整流器控制及调制技术  36-56
  3.1 PWM 整流器的控制策略  36-44
    3.1.1 电流滞环控制  36-38
    3.1.2 单周期控制  38-40
    3.1.3 基于dq 旋转坐标系的双环PI 控制  40-41
    3.1.4 预测电流控制  41-42
    3.1.5 滑模变结构控制  42-44
  3.2 整流器控制策略的选择  44-45
  3.3 基于dq 旋转坐标系双环PI 解耦控制器的设计  45-51
    3.3.1 电流内环的设计  45-48
    3.3.2 电压外环的设计  48-51
  3.4 两电平SVPWM 调制技术  51-55
    3.4.1 两电平SVPWM 调制技术原理  51-54
    3.4.2. 基于预分解矩阵法的SVPWM  54-55
  3.5 小结  55-56
第四章 三相PWM 整流器系统仿真建模  56-66
  4.1 主电路的仿真模型  56
  4.2 控制电路子模块的仿真模型  56-59
  4.3 SVPWM 调制子模块的仿真模型  59-62
    4.3.1 开关管作用时间的计算  59-60
    4.3.2 开关管时间切换点的确定  60-62
  4.4 仿真结果  62-65
  4.5 小结  65-66
第五章 三相PWM 整流系统硬件设计  66-79
  5.1 系统总体电路的设计  66-67
  5.2 系统控制电路的设计  67-78
    5.2.1 电压及电流采样调理电路的设计  68-71
    5.2.2 过零捕捉电路  71
    5.2.3 主开关器件驱动电路的设计  71-72
    5.2.4 辅助电源的设计  72-75
    5.2.5 人机交互设备的设计  75-78
  5.3 小结  78-79
第六章 系统软件设计及实验结果  79-85
  6.1 系统软件设计  79-82
  6.2 实验结果  82-85
总结  85-87
  主要工作回顾  85
  本课题今后需进一步研究的地方  85-87
参考文献  87-90
致谢  90-91
个人简历 在读期间发表的学术论文  91

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器 > 整流器
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