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三相电压型大功率PWM整流器研究和系统设计

放大字体  缩小字体发布日期:2012-05-28  浏览次数:667
核心提示:  【摘要】: 近年来,随着电力电子器件的发展和现代控制理论的应用,PWM整流器因具有交流侧可单位功率因数运行,能量可以双向流
   【摘要】: 近年来,随着电力电子器件的发展和现代控制理论的应用,PWM整流器因具有交流侧可单位功率因数运行,能量可以双向流动等优点,而成为电力电子领域的研究热点,并且在风力并网发电,有源电力滤波方面得到了大力的应用。 本文以三相电压型PWM整流器为研究对象,在广泛研究了PWM整流器的研究热点和应用现状上,建立了基于开关函数的数学模型,深入分析了三相电压型PWM整流器的换流过程和工作原理。在对比了PWM整流器现行的各种控制策略优缺点后,采用直接电流控制策略,在MATLAB中建立了基于直接电流控制策略的PWM整流器仿真模型,通过仿真,分析了PWM整流器中电感,电容参数变化,负载变化时对系统性能的影响,提出一种PWM整流器交流侧电感计算方法。 针对传统直接电流控制策略中PWM整流器交流侧电流总谐波畸变率大等问题,提出基于参数自整定模糊PI控制算法,来代替直流电流控制中普通的PI控制器。针对PWM整流器的直流电压超调量大,过渡时间较长等问题,将滑模变结构控制理论应用于PWM整流器中,建立了基于PWM整流器传递函数的电压外环滑模控制器,在MATLAB/simulink中验证了上述改进措施的正确性。 最后,本文完成了以TMS320F2812DSP为核心的PWM整流器系统设计。完成主电路参数的计算,开关管的选型,完成了PWM整流器交流侧电压电流,直流侧电压检测电路设计以及驱动电路设计,对PWM整流器软件设计进行概要介绍。

  【关键词】:PWM整流器 模糊控制 电感参数计算 滑模控制

  【学位授予单位】:中南大学

  【学位级别】:硕士

  【学位授予年份】:2010

  【分类号】:TM461

  【目录】: 摘要3-4

  ABSTRACT4-7

  第一章 绪论7-13

  1.1 课题的背景和研究意义7-8

  1.2 国内外发展水平和动向8-11

  1.2.1 交流侧电流控制策略8-10

  1.2.2 无传感器控制10

  1.2.3 主电路的拓扑结构10-11

  1.2.4 智能控制在PWM整流器中的应用11

  1.3 本课题研究的主要内容11-13

  第二章 PWM整流器的运行基本原理13-35

  2.1 PWM整流器的数学模型13-15

  2.2 PWM整流器运行的基本原理15-26

  2.2.1 PWM整流器四象限运行的原理15-17

  2.2.2 直接电流控制基本原理17-22

  2.2.3 SVPWM技术在PWM整流器的应用22-26

  2.3 不同LC参数对系统性能的影响26-34

  2.3.1 仿真模型的建立26-30

  2.3.2 交流电感对系统性能的影响30-32

  2.3.3 直流电容对系统性能影响32-33

  2.3.4 负载变化对系统性能的影响33-34

  2.4 本章小结34-35

  第三章 改善PWM整流器的性能研究35-53

  3.1 改善PWM整流器性能的两种途径35

  3.2 电流内环的模糊PI控制35-42

  3.2.1 选择模糊PI控制算法的原因35

  3.2.2 模糊控制的基本原理35-36

  3.2.3 电流内环模糊自适应PI控制器的设计36-39

  3.2.4 PWM整流器的电流内环模糊PI仿真39-42

  3.3 PWM整流器的滑模变结构控制42-51

  3.3.1 选择滑模控制的原因及其在PWM整流器上的应用现状42-43

  3.3.2 滑模变结构控制基本原理43-46

  3.3.3 滑模控制的抖振问题46-47

  3.3.4 PWM整流器电压环的滑模控制器设计47-50

  3.3.5 减弱PWM整流器滑模控制抖振措施50-51

  3.4 本章小结51-53

  第四章 PWM整流器的系统设计53-66

  4.1 主电路参数设计53-55

  4.1.1 开关管参数选择53-54

  4.1.2 开关管缓冲电路设计54-55

  4.1.3 交流侧电感直流侧电容设计55

  4.2 控制电路设计55-63

  4.2.1 DSP上电模块55-56

  4.2.2 交流电压直流电压检测模块56-59

  4.2.3 交流电流检测模块59-60

  4.2.4 驱动电路60-63

  4.2.5 同步信号检测电路63

  4.2.6 散热系统63

  4.3 软件设计概述63-65

  4.3.1 主程序模块63-64

  4.3.2 外部中断程序64-65

  4.3.3 T1中断程序模块65

  4.4 本章小结65-66

  结论与展望66-68

  参考文献68-72

  附录172-75

  致谢75-76

  攻读硕士学位期间发表的论文76

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