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三相三电平PWM整流器的研究

作　者: 伊鹏
导　师: 孙培德
学　校: 东华大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 三电平 SVPWM 控制器硬件电路 DSP2812
分类号: TM461
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

多电平PWM整流技术的产生与发展是以电力系统的发展需要,高压大功率交流电动机变频调速的需要,节能的需要,以及20世纪70年代以来两次世界性的能源危机和当前严重的环境污染所引起的世界各国对节能技术与环保技术的广泛关注为背景的。多电平PWM整流技术具有控制方式灵活、输出电压的相位和幅值便于调节与控制、输出电压的谐波含量低、整流效率高、适合于高压大功率输出等优势。因此,研究多电平PWM整流器对解决能源问题、环保问题和经济问题具有重大意义。本文主要对三相三电平PWM整流器系统开展了研究,分析了三相三电平PWM整流器的理论、在MATLAB仿真实现和整个系统的软硬件实现方面开展了较深入的研究工作。系统的开发平台为ProtelDXP和TMS320F2812,软件环境为分别为MATLAB和CCStduio 3.3。首先,本文分析了三相三电平PWM整流器的电路拓扑和数学模型。以二极管钳位式主电路拓扑结构为研究对象,分析了整流器的工作原理,通过静止坐标变换和旋转坐标变换得到电路的数学模型。其次,研究了三相三电平PWM整流器的空间电压相量控制法并进行仿真。着重研究了60°坐标系的算法,对坐标变换、基本相量选择、作用时间的计算、输出开关状态的确定和基本相量对中点电压的影响进行了详细分析,利用仿真软件MATLAB搭建SVPWM脉冲仿真模型,并得到了实验结果。然后,对三相三电平PWM整流器的控制器进行设计和仿真研究。分析了电流环和电压环的控制原理,对通过静止和旋转坐标变换得到的电流环数学模型,进行电流环PI控制器的参数设计；对仅通过静止坐标变换得到的电流环数学模型,进行电流环PR控制器的参数设计,以获得更好的控制质量；对采用PI控制方式的电压外环控制器进行了参数设计。用MATLAB对设计结果进行仿真的接果表明,网侧的电流相位能够很好地跟随电压相位,直流母线电压能够很好地跟随期望值,网侧电流THD可达1.32%。最后,完成了三相三电平PWM整流器的实验平台设计。实验平台的设计包括主电路、采样电路、驱动电路、保护电路和控制电路的硬件设计,以及控制系统的部分软件设计。实验平台的运行结果基本符合期望的效果。

三相三电平PWM整流器的研究

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