模块化电源中三相PWM整流器的研究与设计

发布时间：2020-04-28 09:40

【摘要】：电源已经被应用在当今社会的各个领域,而整流器是电源的重要组成部分之一。但是传统的不控和相控整流给电网带来了大量的谐波污染,而三相PWM整流器具有交流侧电流谐波低,能够工作在单位功率因素下等优点,可以实现电能质量的高效和绿色转换。而随着人们对电源系统容量、可靠性提出更高的要求,基于多台装置并联的模块化电源系统因为具有容量大、灵活性和可靠性高等特点,在航天、新能源汽车、金融等领域应用前景广阔。因此,本文对三相电压型PWM整流器及其并联系统进行了研究。本文首先分析了三相电压型PWM整流器系统的拓扑结构和工作原理,建立了系统在三相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型,对交流侧电感和直流侧电容的参数选取方法进行设计,对整流器最常用的电流内环电压外环PI控制策略进行了分析,根据自动控制理论,对PI控制器的参数选择进行了设计,通过Matlab/Simulink软件对三相PWM整流器系统进行了仿真验证。其次对PWM整流器瞬时功率的定义和计算做了阐述,对直接功率控制技术进行了研究。通过分析基于滞环的直接功率控制、基于SPWM调制的直接功率控制原理,设计了控制框图,探讨了传统直接功率控制技术的不足之处。在此基础上研究了一种基于预测算法的直接功率控制策略,并对预测算法在开关频率较低情况下的模型做了改进,通过仿真软件验证了基于预测算法的直接功率控制策略的改进效果。然后阐述了空间矢量脉宽调制的基本原理,研究了死区效应产生的原因和常用的死区补偿策略。之后本文对一种传统SVPWM和单开关控制SVPWM混合调制策略进行了研究,通过检测电流极性保证上下桥臂只有一个开关管有驱动信号。对电流过零时极性检测困难的问题进行研究,对单相电流过零的部分情况设计了三矢量合成方法,对多相电流同时过零以及单相电流过零的特殊情况采用传统SVPWM调制策略。通过仿真验证了混合调制策略的正确性。最后对三相PWM整流器并联系统进行了研究,分析了两台整流器系统并联的拓扑结构和零序环流产生的原因,对常用的并联均流控制技术进行了分析。在此基础上本文对一种基于公共功率控制和零序环流控制的并联均流控制策略进行了研究。对两台整流器采用公共的功率外环控制,对零序电流通过采用PI调节器调节零矢量占比进行抑制。通过仿真验证了并联控制策略的可行性。
【图文】：

三相三线制电压型PWM整流器拓扑图

坐标系下的投影关系方程，，其中 sincos投影关系表达式为：coscos 120cos 120： 120° cos 120° cos 120° cos 120° sin 量， 满足下面的关系：
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM461

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本文编号：2643318