PWM整流器控制策略的研究

发布时间：2017-05-20 04:02

  本文关键词：PWM整流器控制策略的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 近年来,随着电力电子装置的广泛应用,如何减少各种电力电子设备给电网带来的谐波污染,实现“绿色”电能变换成为目前电力电子技术研究的重点之一。在众多谐波治理措施中,使用PWM整流器来调节网侧功率因数,实现能量双向流动这一主动改善电能质量的技术得到了深入的研究和发展。本文基于三相两电平PWM整流器结构,对PWM整流器及其控制策略进行了研究。 PWM整流器的工作原理及数学模型是实现整流器控制的基础。本文分析了PWM整流器各种工作状态的工作原理,基于开关函数和占空比两种描述方法建立了PWM整流器的交流数学模型,并利用等幅值坐标变换得到了适合于仿真和控制系统设计的直流模型。 PWM整流器的参数设计是保证其能稳定工作的前提条件。本文在数学模型的基础上,推导计算了PWM整流器稳态工作时的电感和电容参数,给出了稳态工作时调制度的表达形式,为控制系统的实验提供了理论依据。 对PWM整流器的有效控制是实现其改善电网质量的关键技术。本文重点分析了滞环电流控制和电流前馈解耦控制两种控制策略,并对控制器的参数进行了设计,为PWM整流器的控制奠定了理论基础。 PWM整流器高效控制的实现依赖于高性能的控制系统。本文针对PWM整流器的数学模型和电路模型搭建了滞环电流控制和电流前馈解耦控制的仿真模型,并进行了仿真研究,对控制效果进行了分析比较,验证了控制系统设计的正确性。 硬件平台的搭建是PWM整流器控制系统实现的基础。本文基于DSP和FPGA设计了PWM整流器控制系统,详细分析了硬件设计的原则、硬件电路的结构及硬件具体实现的功能。 最后,基于PWM整流器实验平台,对于PWM整流器的各种控制策略进行了实验验证,给出了详细的控制流程图,分析比较了实验结果。实验结果表明本文所设计的PWM整流器控制系统可以稳定工作,并获得良好的动态性能。
【关键词】：PWM整流器 数学模型 控制策略 DSP FPGA
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM461
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 整流器的拓扑结构和研究现状12-16
• 1.2.1 PWM整流器拓扑结构12-15
• 1.2.2 PWM整流器研究现状15-16
• 1.3 本文主要研究内容16-17
• 2 三相电压源型PWM整流器17-42
• 2.1 PWM整流器的工作原理17-20
• 2.2 PWM整流器的数学模型20-34
• 2.2.1 等幅值坐标变换20-24
• 2.2.2 采用开关函数描述的一般数学模型24-28
• 2.2.3 采用占空比描述的低频数学模型28-34
• 2.3 PWM整流器稳态计算及参数设计34-41
• 2.3.1 系统稳态解34-37
• 2.3.2 交流侧电感设计37-39
• 2.3.3 直流侧电容设计39-40
• 2.3.4 系统设计举例40-41
• 2.4 小结41-42
• 3 PWM整流器控制策略及仿真研究42-60
• 3.1 PWM整流器间接电流控制策略42-43
• 3.2 PWM整流器直接电流控制策略43-48
• 3.2.1 滞环电流PWM控制策略43-45
• 3.2.2 基于电流前馈解耦的PWM控制策略45-48
• 3.3 控制系统设计及PI参数计算48-52
• 3.3.1 电流内环设计49-51
• 3.3.2 电压外环设计51-52
• 3.4 PWM整流器控制策略的仿真研究52-59
• 3.4.1 滞环电流PWM控制仿真52-56
• 3.4.2 电流前馈解耦的SVPWM控制仿真56-59
• 3.5 小结59-60
• 4 基于DSP与FPGA的PWM整流器控制系统60-81
• 4.1 DSP与FPGA在电力电子系统中的应用60-64
• 4.1.1 数字信号处理器TMS320VC3362-63
• 4.1.2 现场可编程门阵列EP2C5Q208C763-64
• 4.2 基于DSP与FPGA的控制系统设计64-75
• 4.2.1 系统总体结构设计64-66
• 4.2.2 系统各部分功能说明66-75
• 4.3 PWM整流器控制流程图75-80
• 4.3.1 系统总体控制流程图75-77
• 4.3.2 系统各部分控制流程图77-80
• 4.4 小结80-81
• 5 PWM整流器实验结果及分析81-86
• 5.1 不控整流实验81
• 5.2 滞环电流控制实验81-82
• 5.3 电流前馈解耦的SVPWM整流实验82-85
• 5.3.1 开环稳态整流实验83
• 5.3.2 电流闭环整流实验83-84
• 5.3.3 电压电流双闭环整流实验84-85
• 5.4 小结85-86
• 结论与展望86-88
• 参考文献88-93
• 附录A 空间矢量PWM算法93-100
• A.1 SVPWM与SPWM比较93-94
• A.2 PWM整流器空间电压矢量描述94-96
• A.3 伏秒等效原理与SVPWM算法96-100
• 在学研究成果100-101
• 致谢101

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