三相三线制VIENNA整流器研究

发布时间：2017-06-22 14:13

  本文关键词：三相三线制VIENNA整流器研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着电力电子技术的发展,特别是功率半导体器件制造工艺以及计算机控制技术的不断进步,电力电子装置得到越来越多的应用,其在提高生产效率和产品质量等方面扮演者重要的角色,已经成为实现产业自动化的重要基础设备。但是由于电力电子装置具有强非线性的特点,在其工作过程中会产生谐波和无功功率,若不对这些谐波和无功功率进行治理,这些谐波和无功功率一旦注入到电网中,会对电网造成“污染”。因此,如何提高电力电子设备的功率因数(PF)以及降低电流总谐波畸变率(THD)成为目前亟需解决的问题。VIENNA整流器作为一种比较典型的三相整流拓扑结构,具有功率因数高、开关应力低、开关器件少等、可靠性高等特性,有非常广阔的研究价值和应用前景。本文分析了VIENNA整流器拓扑结构和工作原理,利用状态空间平均法得到了其在三相ABC坐标系下及d-q坐标系下的状态空间平均方程,并由此得到其在不同坐标系中的等效电路。同时对VIENNA整流器主电路设计方法进行了研究,并由此对拓扑的关键参数进行了设计。分析了常规三电平转两电平SVPWM控制策略。针对VIENNA整流器在应用三电平转两电平SVPWM控制策略时在扇区转换处电流发生畸变造成的位移功率因数下降的问题,分析了问题产生的原因,在三电平转两电平SVPWM控制策略的基础上设计了一种七段式和五段式结合的矢量分配方式的SVPWM控制策略,并对该控制策略的控制过程进行了详细分析。最后在MATLAB中搭建相应的仿真模型进行了仿真分析,对本章设计的控制策略的有效性进行了验证。本文基于VIENNA整流器在d-q坐标系下的数学模型设计了控制器,通过电流前馈解耦的方式实现了对电流解耦,由此建立了基于PI调节的双闭环控制系统。针对该控制系统中电流中含有较多特定次数的谐波而造成的谐波功率因数下降的问题,在PI电流环的基础上,本文设计了一种PI和PR结合而成的PIR电流内环控制器,该控制器不仅可以实现对电流的无静差跟踪,还能实现对特定谐波进行滤除的功能。最后在MATLAB中搭建相应的仿真模型进行了仿真分析,对本章设计的有效性进行了验证。本文根据本课题的应用场合和功能要求,给出了整个系统的软硬件设计。搭建了一台以DSPF28069为核心10 k W的VIENNA整流器样机,对该样机进行了软硬件调试及实验结果进行了分析,验证了本文设计的合理性。
【关键词】：VIENNA整流器 SVPWM控制 PIR控制 电流畸变
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM461
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究的背景及意义9
• 1.2 功率因数校正技术的发展概述9-11
• 1.3 三相PWM整流器拓扑结构发展11-14
• 1.4 三线三相式VIENNA整流器控制策略14-15
• 1.5 本文的主要研究内容15-16
• 第2章 VIENNA整流器的设计16-26
• 2.1 VIENNA整流器的工作原理16-18
• 2.1.1 VIENNA整流器拓扑结构16
• 2.1.2 电路工作原理分析16-18
• 2.2 VIENNA整流器数学模型18-24
• 2.3 VIENNA整流器的主电路参数设计24-25
• 2.3.1 直流侧电容参数设计24-25
• 2.3.2 交流侧电感参数设计25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 针对过零畸变改进型SVPWM算法26-40
• 3.1 常规三电平转两电平SVPWM控制26-32
• 3.1.1 三电平空间矢量分布26-27
• 3.1.2 三电平转两电平SVPWM调制方法27-31
• 3.1.3 七段式矢量合成法31-32
• 3.2 针对过零畸变的SVPWM三电平转两电平算法32-39
• 3.2.1 三电平转两电平SVPWM算法中电流畸变产生原因32
• 3.2.2 改进型SVPWM的基本原理32-39
• 3.3 本章小结39-40
• 第4章 VIENNA整流器控制策略分析40-52
• 4.1 双闭环控制系统的设计40-44
• 4.1.1 电流内环设计40-43
• 4.1.2 电压外环设计43-44
• 4.2 引入PIR控制器的电流内环设计44-51
• 4.2.1 PIR控制器的原理44-46
• 4.2.2 比例谐振控制器的参数设计46-51
• 4.3 本章小结51-52
• 第5章 实验系统设计及实验结果分析52-60
• 5.1 硬件电路设计52-53
• 5.1.1 交流侧电流采样调理电路52
• 5.1.2 直流侧电压采样调理电路52-53
• 5.1.3 交流侧电压采样电路53
• 5.2 系统的软件系统设计53-55
• 5.3 实验结果分析55-59
• 5.4 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-66
• 致谢66

  本文关键词：三相三线制VIENNA整流器研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：472083