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三相PWM整流器及其控制策略研究

作　者: 何圣仲
导　师: 罗乾超
学　校: 西南交通大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: PwM整流器空间矢量PwM 控制算法功率因数
分类号: TM461
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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引　用: 19次
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内容摘要

减少电网谐波污染、提高电力整流装置的功率因数是电力电子研究领域的重要组成部分。PWM整流器因具有功率因数高、能量双向流动的优点,适用于中大功率的三相PWM整流器的研究已经成为国内外研究的热点之一,因此对三相PWM整流器的开关控制策略进行深入研究具有很重要的现实意义。本文首先讨论了三相电压型PWM整流器的基本原理,然后在推导其数学模型的基础上总结了目前采用的各种控制方法,并且指出了各自的特点,主要针对三相电压型PWM整流器的开关控制脉冲的控制算法进行了研究。文中首先分析了基于空间电压矢量调制PWM(SVPWM)的控制方法,详细推导了其实时控制算法原理和计算过程,给出了两种改进方案:其一,在矢量区间判断上采用同步触发脉冲进行判断,给出了在各个扇区中的矢量选择以及占空比的计算公式。其二,采用非坐标变换法进行矢量区间判断,矢量选择和作用时间的计算。这两种改进方法均对SVPWM控制算法有一定程度的简化,从而使其更易于数字化实现。另外,根据PWM整流器的非线性特点给出了一种基于Lyapunov稳定性理论的控制算法,从理论上解决了整流器的大范围渐进稳定的问题。文中给出了三相电压型PWM整流器主电路参数设计方法,并建立了Matlab/Simulink环境下的仿真模型,对上述控制算法进行了仿真,仿真结果验证了控制算法的正确性和可行性。

全文目录

第1章绪论  7-15
  1.1 课题研究的背景及意义  7
  1.2 整流技术发展现状  7-12
    1.2.1 相控式低频整流  8-9
    1.2.2 高频整流(即PWM整流)技术  9-12
  1.3 PWM整流器的控制方法  12-13
  1.4 本文研究的主要内容、目标  13-15
第2章 PWM整流器原理、拓扑及数学模型  15-33
  2.1 PWM整流器原理  15-21
    2.1.1 PWM整流器四象限运行  16-18
    2.1.2 单相PWM整流器原理  18-21
  2.2 电压型PWM整流电路拓扑  21-24
    2.2.1 单相半桥、全桥PWM整流器拓扑  21-22
    2.2.2 三相半桥、全桥PWM整流器拓扑  22-23
    2.2.3 三相三电平PWM整流器拓扑  23
    2.2.4 基于软开关调制的PWM整流器拓扑  23-24
  2.3 PWM整流器的数学模型  24-33
    2.3.1 开关函数描述的三相PWM整流器一般数学模型  25-27
    2.3.2 ABC静止坐标系的低频模型  27-29
    2.3.3 三相PWM整流器的d-q模型  29-31
    2.3.4 d-q模型的线性化  31-33
第3章三相PWM整流器的SVPWM控制  33-49
  3.1 PWM整流器SVPWM控制  33-39
    3.1.1 空间电压矢量分布和区间划分  33-36
    3.1.2 空间电压矢量的合成  36-38
    3.1.3 控制算法  38-39
  3.2 PWM整流器SVPWM改进控制  39-43
    3.2.1 改进方案的区间分配  39-40
    3.2.2 改进方案的矢量合成  40-42
    3.2.3 改进方案的控制算法  42-43
  3.3 基于非正交变换SVPWM控制  43-49
第4章基于Lyapunov函数的控制方法  49-54
  4.1 概述  49
  4.2 基于Lvapunov函数的控制方法  49-54
第5章主电路参数设计及系统仿真  54-68
  5.1 交流侧电感的设计  54-56
  5.2 直流侧电容的设计  56-59
  5.3 SVPWM控制系统仿真  59-64
    5.3.1 改进控制方法的仿真  59-63
    5.3.2 基于非正交变换算法的仿真  63-64
  5.4 基于Lyapunov函数算法仿真  64-68
结论  68-69
致谢  69-70
参考文献  70-74
攻读硕士学位期间发表的论文  74

三相PWM整流器及其控制策略研究

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