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三相大功率PWM整流器系统的研究

放大字体  缩小字体发布日期:2012-08-01  浏览次数:667
核心提示: PWM整流器是真正意义上的绿色环保的电力电子变换装置,是解决谐波问题的根本措施,PWM整流器具有输出电压可调,功率因数可控,网侧电流正弦化,能量双向流动等优点,解决了传统整流器对电网造成的污染的问题,
 【摘要】: PWM整流器是真正意义上的绿色环保的电力电子变换装置,是解决谐波问题的根本措施,PWM整流器具有输出电压可调,功率因数可控,网侧电流正弦化,能量双向流动等优点,解决了传统整流器对电网造成的污染的问题,同时,PWM整流器具有四象限运行的特点,因而成为当今电力电子技术领域研究的一个热点。

PWM整流器所具备的各种优点使其在静止无功补偿,有源电力滤波,高压直流输电,电气传动,可再生能源的并网发电等领域得到了广泛的应用。 本文以三相电压型PWM整流器为研究对象,阐述了三相电压型PWM整流器的主电路拓扑结构,分析了PWM整流器的基本原理,推导了三相电压型PWM整流器的数学模型,控制策略,深入研究了基于空间电压矢量脉宽调制的三相电压型PWM整流器的双闭环控制方法,进行了三相电压型PWM整流器的控制器,主电路元件参数的设计。 为了验证系统设计的正确性,论文中利用Matlab软件建立了主电路、空间电压矢量PWM控制模块及PI控制调节器的仿真模型,进行了三相电压型PWM整流器整个系统的仿真。

仿真结果表明,本文所设计的系统是正确的,控制策略可行;采用本文所提出的控制方法,三相电压型PWM整流器实现了高功率因数运行,并实现了能量的双向流动,对实际设计具有参考指导意义。 为了验证实际系统的运行情况,本文设计了以TI公司的TMS320F28335型号的DSP为控制芯片的三相电压型PWM整流器的硬件系统及软件系统,搭建了实验平台,并进行了实际系统的调试,实验结果证明了本文所阐述的理论及系统的设计是正确的。

【关键词】:PWM整流器 SVPWM 双闭环 单位功率因数

【学位授予年份】:2010

【分类号】:TM461

【目录】: 摘要5-6

ABSTRACT6-10

第1章 绪论10-14

1.1 课题研究的背景和意义10-11

1.2 PWM 整流器的研究概况11-13

1.3 课题研究的主要内容13-14

第2章 电压型PWM 整流器的结构和工作原理14-23

2.1 PWM 整流器的分类及拓扑结构14-15

2.1.1 PWM 整流器的分类14

2.1.2 PWM 整流器的拓扑结构14-15

2.2 PWM 整流器的工作原理15-18

2.3 PWM 整流器电流控制技术18-22

2.3.1 间接电流控制18-20

2.3.2 直接电流控制20-22

2.4 本章小结22-23

第3章 基于SVPWM 的三相电压型PWM 整流器的控制方法及系统仿真23-55

3.1 三相电压型PWM 整流器的数学模型23-29

3.1.1 采用开关函数描述的VSR 的数学模型23-25

3.1.2 三相VSR 在d、q 坐标系下的数学模型及解耦算法25-29

3.2 PWM 整流器的SVPWM 算法29-39

3.2.1 三相VSR 空间电压矢量分布29-31

3.2.2 空间电压矢量的合成31-33

3.2.3 SVPWM 算法的实现33-37

3.2.4 SVPWM 算法的Matlab 仿真37-39

3.3 三相VSR 系统的设计39-50

3.3.1 三相VSR 交流侧电感的设计39-44

3.3.2 三相VSR 直流侧电容的设计44-46

3.3.3 电流内环的设计46-48

3.3.4 电压外环的设计48-50

3.4 系统仿真50-54

3.4.1 Matlab 下系统的仿真模型50-51

3.4.2 仿真结果及分析51-54

3.5 本章小结54-55

第4章 三相电压型PWM 整流器的实现55-71

4.1 主电路和驱动电路的设计55-57

4.1.1 主电路功率开关器件的选择55-56

4.1.2 驱动电路的设计56-57

4.2 基于TM5320F28335 的控制电路的设计57-66

4.2.1 PWM 整流器系统的整体结构57-58

4.2.2 TMS320F28335 芯片介绍58-59

4.2.3 信号检测及调理电路的设计59-63

4.2.4 保护电路的设计63-65

4.2.5 键盘和显示电路的设计65-66

4.3 软件系统的设计66-70

4.3.1 主程序的设计66-67

4.3.2 SVPWM 的软件设计67-68

4.3.3 数字PI 调节器的原理及软件设计68-70

4.4 本章小结70-71

第5章 系统实验71-75

5.1 系统的调试71

5.2 实验波形及分析71-74

5.3 本章小结74-75

结论75-76

参考文献76-79

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果79-80

致谢80-81

附录A81

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