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数字单周控制下三相高功率因数校正技术的研究

作　者: 张德斌
导　师: 南余荣
学　校: 浙江工业大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 三相四线制功率因数校正单周控制数字控制
分类号: TM461
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着科技的不断发展,电力电子装置的应用越来越广泛,公用电网中的谐波污染也变的越发严重,因此改善电网电能质量,提高系统功率因数成为了一种趋势,受到越来越多人的关注。本文基于改善电网电能质量,提高功率因数的前提下对应用比较广的三相系统进行了研究。论文首先概述了近些年功率因数校正技术的发展状况,提及了各种拓扑结构与控制策略,在此基础上对新兴的单周控制进行了研究。将单周控制应用于三相四线制系统中,先对单周控制的基本理论进行了推导,得到了单周控制的控制方程。然后将其应用到三相四线制系统中,对三相四线制系统在单周控制下进行了建模。在理论的基础上对系统进行了设计,选取了主电路的各项参数,并对系统进行了补偿。借助数字芯片DSP的优势对系统应用了数字化的控制,针对数字化控制进行了系统硬件和软件的设计,搭建了一台试验样机。最后对设计的整个系统在MATLAB/Simulink中进行了仿真,在试验样机上进行了试验。仿真和试验结果都表明,在三相四线制系统中,应用数字单周控制的有效性,该控制策略能很好的达到高功率因数,且系统THD很低,同时系统还具有很好的稳定性与动态跟踪特性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-24
  1.1 谐波污染的成因及危害  9-12
    1.1.1 谐波产生的成因  9-10
    1.1.2 谐波的危害  10
    1.1.3 功率因数的定义  10-12
  1.2 谐波的抑制方法  12-13
    1.2.1 无源PFC技术  12-13
    1.2.2 有源PFC技术  13
  1.3 三相高功率因数整流器  13-22
    1.3.1 三相高功率因数整流器的拓扑结构  13-18
    1.3.2 功率因数校正技术的控制策略  18-20
    1.3.3 功率因数校正技术的发展趋势  20-22
  1.4 本文研究内容及意义  22-24
第2章单周控制的三相四线制整流器  24-34
  2.1 单周控制技术  24-27
    2.1.1 单周期控制理论  24-26
    2.1.2 三相功率因数校正电路中单周控制的应用  26-27
  2.2 单周控制三相四线PWM整流器  27-33
    2.2.1 三相四线制整流器工作原理分析  27-30
    2.2.2 单周控制方程推导  30-33
  2.3 本章小结  33-34
第3章三相四线制整流器建模  34-43
  3.1 三相四线制PWM整流器小信号模型  34-40
    3.1.1 三相静止坐标系下数学模型  34-35
    3.1.2 同步旋转坐标系下数学模型  35-36
    3.1.3 小信号交流模型  36-40
  3.2 单周控制下三相四线制PWM整流器小信号模型  40-42
  3.3 本章小结  42-43
第4章三相四线制整流器系统设计  43-56
  4.1 三相四线制PWM整流器主电路参数设计  43-50
    4.1.1 开关器件选择  43-44
    4.1.2 输入电感量的选择  44-49
    4.1.3 输出滤波电容的选择  49-50
  4.2 三相四线制PWM整流器控制器设计  50-55
    4.2.1 电流内环设计  50-52
    4.2.2 电压外环设计  52-55
  4.3 本章小结  55-56
第5章系统的软硬件实现  56-65
  5.1 系统硬件设计  56-61
    5.1.1 主控芯片单元  56-57
    5.1.2 输入电压鉴相电路  57
    5.1.3 采样调制电路  57-59
    5.1.4 硬件保护电路  59-61
    5.1.5 开关驱动电路  61
  5.2 系统软件设计  61-64
  5.3 本章小结  64-65
第6章仿真和实验结果  65-71
  6.1 仿真结果及分析  65-67
  6.2 实验结果及分析  67-70
  6.3 本章小结  70-71
第7章结论与展望  71-72
  7.1 总结  71
  7.2 展望  71-72
参考文献  72-75
附录  75-76
致谢  76-77
攻读学位期间发表的学术论文目录  77

数字单周控制下三相高功率因数校正技术的研究

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