7.5kW充电机三相三电平VIENNA整流器的研究与设计

发布时间：2017-10-09 23:33

  本文关键词：7.5kW充电机三相三电平VIENNA整流器的研究与设计

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【摘要】：随着整流器在电力电子设备中所占的比例日趋增高,其强的非线性特征给电网带来了严重的谐波污染,如何有效的治理电网谐波、改善电能质量、净化电网环境成为电力电子领域研究的热点,从谐波产生源头进行治理的PWM整流器成为了分布式电力电子设备常见的整流拓扑。由于传统的三相六开关PWM整流器开关器件多,驱动难以设计等缺陷,本文研究的三相三电平VIENNA整流器具有开关应力低、开关器件少、总谐波失真小、功率因数高等优点,具有良好的实际工程应用前景。论文首先分析了VIENNA整流器的工作原理,介绍了各开关状态下系统的运行状态,并在此基础上对系统进行建模,分别给出了系统在abc自然坐标系以及dq旋转坐标系下的数学模型。接着本文进一步分析了VIENNA整流器的控制算法,研究了传统的三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM,Space Vector Pulse Width Modulation)算法并且阐述了其运用于VIENNA整流器中所存在的复杂电流区间判断的问题,进而提出了基于期望电压辅助区间判断的SVPWM调制方法,并且结合了对一些通项的研究和计算,这些方法使SVPWM算法应用于VIENNA整流器时得到了简化。本文给出VIENNA整流器中功率器件详细的设计原则,并且对7.5kW充电机样机的功率器件进行了计算和选型。由于系统采用电压电流双闭环控制,本文分析了如何对电流进行解耦控制,并给出了双闭环控制的整体结构。在系统设计和控制方法研究的基础上,本文搭建了基于Matlab/Simulink平台的VIENNA整流器的控制系统仿真,仿真验证了系统的参数设计和控制算法的正确性。本文最后给出了7.5kW充电机中VIENNA整流器的设计参数、控制系统结构框图以及硬件设计原则,搭建了样机的实验平台,对样机进行调试与实验,并进行了深入的研究。实验的结果说明,通过本文的研究与分析设计出的VIENNA整流器及其控制算法具有切实可行性,实现了系统在单位功率因数下稳定运行。
【关键词】：三相三电平 VIENNA整流器 功率因数 SVPWM控制
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM461
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 课题研究的背景和意义10-12
• 1.2 整流器拓扑的发展12-15
• 1.3 控制方法的发展15-17
• 1.3.1 载波调制方式16
• 1.3.2 空间矢量调制方式（SVPWM）16-17
• 1.4 本论文研究内容与章节介绍17-19
• 第二章 VIENNA整流器的原理分析19-31
• 2.1 VIENNA整流器的基本工作原理19-23
• 2.1.1 主电路拓扑分析19-20
• 2.1.2 主拓扑开关状态分析20-23
• 2.2 VIENNA整流器的数学模型23-30
• 2.2.1 abc坐标系下的模型分析23-27
• 2.2.2 dq坐标系下的模型分析27-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 基于空间矢量的VIENNA整流器调制原理31-52
• 3.1 三电平电压矢量空间31-34
• 3.2 传统三电平SVPWM调制原理34-40
• 3.2.1 矢量空间区域划分与判断35-37
• 3.2.2 基本矢量作用时间计算37-40
• 3.3 VIENNA整流器的电压矢量空间40-44
• 3.4 VIENNA整流器的SVPWM控制算法44-51
• 3.4.1 传统VIENNA整流器控制算法44-45
• 3.4.2 基于期望电压的SVPWM控制算法45-50
• 3.4.3 SVPWM控制算法简化50-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第四章 VIENNA整流器的系统设计及仿真实现52-65
• 4.1 VIENNA系统参数设计52-56
• 4.1.0 三相输入电感设计52-54
• 4.1.1 功率开关管应力分析54-55
• 4.1.2 输出电容的设计55-56
• 4.2 7.5kW充电机中VIENNA整流器参数设计56-57
• 4.3 电流电压双环控制系统设计57-59
• 4.4 Matlab/Simulink仿真实现59-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第五章 VIENNA整流器硬件设计与实验结果65-80
• 5.1 7.5kW充电机VIENNA整流器硬件电路设计65-73
• 5.1.1 系统反激式开关电源设计66-67
• 5.1.2 中点电压平衡电路设计67-69
• 5.1.3 驱动电路设计69-70
• 5.1.4 采样调理电路设计70-73
• 5.2 试验样机实验与结果分析73-79
• 5.2.1 样机与实验平台73-75
• 5.2.2 实验结果分析75-79
• 5.3 本章小结79-80
• 第六章 总结与展望80-82
• 6.1 总结80-81
• 6.2 展望81-82
• 致谢82-83
• 参考文献83-86
• 攻硕期间取得的研究成果86-87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王正;谭国俊;曾维俊;柳萌;;基于SVPWM的VIENNA整流器研究[J];电气传动;2011年04期

2 林壮;李宾;姚文熙;吕征宇;;基于LCL滤波的Vienna整流器占空比前馈控制[J];电力电子技术;2013年07期

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本文编号：1003096