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高频感应焊接场所电磁曝露的研究

放大字体  缩小字体发布日期:2012-05-21  浏览次数:628
核心提示:  【摘要】:脉冲宽频调制PWM (Pulse Width Modulation)整流器以功率因数高、网侧电流正弦化、能量可双向传输,已成为整流器发
   【摘要】:脉冲宽频调制PWM (Pulse Width Modulation)整流器以功率因数高、网侧电流正弦化、能量可双向传输,已成为整流器发展的必然趋势。PWM整流器根据直流储能元件不同分为电压型PWM整流器和电流型PWM整流器。电压型PWM整流器以其简单的结构、较低的损耗、方便的控制等一系列的优点,一直成为PWM整流器研究的重点。本文着重研究了电压型PWM整流器及其控制策略,并设计了一个基于DSPTMS320F2808的电压型PWM整流器系统。 本文介绍了PWM整流器的基本工作原理及拓扑结构,对电压型PWM整流器的数学模型进行了分析,并分别在ABC静止坐标系,α-β静止坐标系和d-q旋转坐标系中建立了PWM整流器的数学模型,为控制系统的设计提供理论依据。针对在电压型PWM整流器控制系统设计中常采用的双环控制,提出了电压外环和电流内环的设计方法。由于电压型PWM整流器属于非线性混合控制系统,用线性控制方法难以获得良好的动态性能。为了提高整流器的性能,本文基于功率平衡理论,分析并建立了三相电压型PWM整流器d-q坐标系下的线性化数学模型,在此基础上,提出了电流内环和直流电压平方外环的电压型PWM整流器新型控制策略。由于采用直流电压平方外环,使典型的非线性模型线性化,控制器设计直观精确,提高了直流电压和网侧电流的跟踪能力。 本文阐述了基于TMS320F2808的三相电压型PWM整流器的设计思想和硬件结构,着重介绍了控制电路的设计。文中的三相电压型PWM整流器系统的控制电路由PLC,人机界面HMI (Human Machine Interface),电力参数测量仪和中央控制单元组成。本文提出了控制系统的设计方案,并且对中央控制单元的硬件和软件部分的研发做了详细的说明。本文在最后提供了三相电压型PWM整流器进行调试时的波形,并对实验的结果进行了分析。

  【关键词】:电压型PWM整流器 双闭环控制 SVPWM技术 DSP

  【学位授予单位】:东北大学

  【学位级别】:硕士

  【学位授予年份】:2009

  【分类号】:TM461

  【目录】: 摘要5-6

  Abstract6-10

  第1章 绪论10-16

  1.1 课题研究背景10-14

  1.1.1 整流器概况10

  1.1.2 电网谐波与PWM整流器10-12

  1.1.3 PWM技术与功率器件12-14

  1.2 PWM整流器概述14-15

  1.3 研究的内容和工作15-16

  第2章 PWM整流器的拓扑结构和模型16-26

  2.1 PWM整流器的原理16-19

  2.2 电压型PWM整流的数学模型19-26

  2.2.1 ABC静止坐标系下的数学模型19-21

  2.2.2 三相电压型PWM在两相静止坐标系下数学模型21-24

  2.2.3 三相电压型PWM在两相旋转坐标系下数学模型24-25

  2.2.4 两相坐标系下的坐标系变换25-26

  第3章 改进型PWM整流器的原理26-42

  3.1 三相电压型PWM整流器的双闭环控制26-35

  3.1.1 电流内环控制系统设计26-29

  3.1.2 电压外环控制系统设计29-31

  3.1.3 SVPWM的算法原理31-35

  3.2 电压型PWM整流器仿真35-42

  3.2.1 电压型PWM整流器双闭环控制方案仿真研究36-39

  3.2.2 三相PWM整流器改进模型仿真研究39-42

  第4章 控制系统的设计42-60

  4.1 引言42-43

  4.2 PWM整流器的系统结构43

  4.3 中央控制单元的设计43-53

  4.3.1 DSP芯片的介绍44-45

  4.3.2 最小系统的设计45-49

  4.3.3 主电路的设计49-53

  4.4 HMI与PLC的设计53-56

  4.5 基于MODBUS协议的RS-485通讯56-60

  4.5.1 RS-485通讯标准56

  4.5.2 MODBUS协议56-57

  4.5.3 本设计中的应用57-60

  第5章 中央控制单元的软件实现60-70

  5.1 中央控制单元的软件结构60-62

  5.1.1 DSP软件的设计基础60-61

  5.1.2 系统的软件结构61-62

  5.2 控制程序实现62-70

  5.2.1 程序设计62-65

  5.2.2 SVPWM算法的DSP实现65-70

  第6章 结论与展望70-74

  参考文献74-78

  致谢78-80

  攻读硕士期间所取得的成果80

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