三相四桥臂逆变器的三维空间矢量调制策略研究

发布时间：2017-10-10 12:39

  本文关键词：三相四桥臂逆变器的三维空间矢量调制策略研究

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【摘要】：随着工业传动、轨道交通领域伴随着现代电力电子技术的迅速发展,对逆变电源系统的性能要求日益提高。三相四桥臂逆变器因其结构紧凑、体积重量小并具有良好的带不平衡负载能力而备受关注。本文对基于三维空间矢量调制策略(3D-SVPWM)的三相四桥臂逆变器进行了深入研究。论文首先概述了逆变技术的发展趋势,比较分析了几种三相四线制逆变器的拓扑结构。基于对称分量法和坐标变换相关理论,对三相四桥臂逆变器的数学模型进行了推导,分析了三相电压不平衡产生的原因并提出了三种控制策略,重点研究基于相序分解原理的电压电流双闭环PI控制策略。论文接着归纳总结了几种三相四桥臂逆变器调制策略,重点研究基于a-b-c坐标系下的三维空间矢量调制策略。在Matlab/Simulink仿真软件中搭建了三相四桥臂逆变器仿真模型,并进行了开环、闭环仿真,验证了模型的正确性与控制算法的有效性。论文最后采用TMS320C6713 DSP控制芯片编写控制程序,基于RT-Lab实时仿真器搭建了三相四桥臂逆变器半实物仿真平台。分别在三相带平衡负载、三相带不平衡负载以及三相带混合型线性负载的工况下进行系统试验,试验结果证明了控制系统设计的正确性以及控制策略的有效性。
【关键词】：三相四桥臂逆变器 三维空间矢量调制 DSP控制 半实物仿真平台
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 课题研究背景与意义8
• 1.2 逆变技术发展趋势8-10
• 1.2.1 多电平技术9
• 1.2.2 PWM软开关技术9
• 1.2.3 并联技术9
• 1.2.4 高效率双向变换器9
• 1.2.5 数字化控制9-10
• 1.3 三相四线制逆变器主电路拓扑结构10-12
• 1.3.1 △/Y变压器式三相逆变器10
• 1.3.2 中点形成变压器式三相逆变器10
• 1.3.3 组合式三相逆变器10-11
• 1.3.4 分裂电容式三相逆变器11
• 1.3.5 三相四桥臂逆变器11-12
• 1.4 本文的主要研究内容12-13
• 第二章 三相四桥臂逆变器数学建模与控制策略13-29
• 2.1 三相四桥臂逆变器数学建模13-18
• 2.1.1 对称分量法原理13-14
• 2.1.2 坐标变换理论14-15
• 2.1.3 三相四桥臂逆变器数学模型15-18
• 2.2 三相逆变器控制方法概述18-21
• 2.2.1 经典PID控制18-20
• 2.2.2 模糊PID控制20
• 2.2.3 无差拍控制20
• 2.2.4 重复控制20-21
• 2.2.5 滑模变结构控制21
• 2.2.6 神经网络控制21
• 2.3 三相四桥臂逆变器控制策略21-28
• 2.3.1 前馈补偿控制策略22-23
• 2.3.2 正序分量同步旋转坐标系下的控制策略23-24
• 2.3.3 未相序分解的双同步旋转坐标系下的控制策略24-25
• 2.3.4 相序分解的双同步旋转坐标系下的控制策略25-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 三相四桥臂逆变器三维空间矢量调制策略29-43
• 3.1 三相四桥臂逆变器调制策略29-32
• 3.1.1 滞环电流调制29-30
• 3.1.2 SPWM调制30-31
• 3.1.3 空间矢量调制31-32
• 3.2 基于 α-β-γ 坐标系下的三维空间矢量调制算法32-35
• 3.3 基于a-b-c坐标系下的三维空间矢量调制算法35-42
• 3.3.1 基于a-b-c坐标系下的开关矢量35-37
• 3.3.2 开关矢量的选择37-40
• 3.3.3 开关矢量占空比的计算40-41
• 3.3.4 开关矢量的排列方式41-42
• 3.3.5 两种空间矢量调制策略的比较42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 三相四桥臂逆变器离线仿真43-60
• 4.1 离线仿真模型的建立与参数的选择43-45
• 4.2 开环系统仿真45-49
• 4.2.1 基于SPWM调制方式下的开环系统仿真45-46
• 4.2.2 基于SVPWM调制方式下的开环系统仿真46-48
• 4.2.3 基于 3D-SVPWM调制方式下的开环系统仿真48-49
• 4.3 闭环系统仿真49-58
• 4.3.1 基于单正序分量控制策略的系统仿真49-51
• 4.3.2 基于未相序分解控制策略的系统仿真51-53
• 4.3.3 基于相序分解控制策略的系统仿真53-58
• 4.4 本章小结58-60
• 第五章 三相四桥臂逆变器半实物仿真平台设计60-70
• 5.1 系统组成及其主要功能60
• 5.2 控制程序设计与实现60-66
• 5.2.1 DSP初始化程序设计61-62
• 5.2.2 逆变器主程序设计62
• 5.2.3 主循环算法设计62-63
• 5.2.4 分序算法DSP实现63-64
• 5.2.5 电压电流双闭环PI控制DSP实现64-65
• 5.2.6 三维空间矢量调制算法DSP实现65
• 5.2.7 定时器T0、T1中断服务程序设计65-66
• 5.3 半实物仿真平台构建66-69
• 5.3.1 半实物仿真概述66-68
• 5.3.2 半实物仿真开发流程68-69
• 5.3.3 半实物仿真开发环境69
• 5.4 本章小结69-70
• 第六章 试验与分析70-75
• 6.1 三相带平衡负载试验72-73
• 6.2 三相带不平衡负载试验73
• 6.3 三相带混合型线性负载试验73-74
• 6.4 本章小结74-75
• 第七章 总结与展望75-77
• 7.1 总结75
• 7.2 展望75-77
• 参考文献77-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况80-81
• 致谢81

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本文编号：1006463