VIENNA整流器SVPWM控制策略及中点电位平衡的研究

发布时间：2017-07-16 20:26

  本文关键词：VIENNA整流器SVPWM控制策略及中点电位平衡的研究

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【摘要】：多电平整流器以其功率器件承受电压应力低、电流谐波含量少和无桥臂直通问题等优点,逐渐成为高压大功率场合的研究方向。由于存在硬件条件和控制复杂性的制约,目前的研究主要集中在三电平拓扑中。在众多三电平整流器拓扑中,VIENNA整流器所使用的开关器件最少,拓扑结构最为简单,更容易实现高功率密度,因此对他的研究和分析很有实际意义。首先,针对于VIENNA整流器,给出了其工作原理,分析了整流器在不同开关状态下的工作模态。在此基础上分析了VIENNA整流器的工作特性,之后推导出VIENNA整流器在abc、dq两种不同坐标系下基于开关函数的数学模型和等效电路。其次,在前面分析的基础上,实现了在dq旋转坐标系下对电流的解耦控制,建立了基于电压外环、电流内环的双闭环控制结构框图。并深入分析了SVPWM控制算法,实现了三电平SVPWM与两电平SVPWM的等效,简化了空间矢量合成算法的复杂度,便于数字化控制的实现。针对于VIENNA整流器存在的中点电位波动问题,本文在分析不同矢量的作用效果的基础上,通过改变正负矢量作用时间比k,分析了在调制比小于0.875和大于0.875两种情况下的中点电位控制算法。通过MATLAB/Simulink仿真验证了理论分析的正确性。本文还搭建了一台额定功率2k W、开关频率为50k Hz、输出电压650V的试验样机,设计了基于TMS320F2812的数字控制系统,给出了简化的数字实现算法的程序流程框图。通过仿真和实验验证:VIENNA整流器在基于SVPWM控制算法的电压电流双闭环控制策略下,具有谐波含量少、功率因数高的特点,且实验样机可以满足系统指标要求。
【关键词】：三电平 VIENNA整流器 SVPWM 中点电位波动
【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】：2015
【分类号】：TM461
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-19
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8
• 1.2 PWM整流器研究现状8-17
• 1.2.1 三相PWM整流器拓扑结构的发展现状9-14
• 1.2.2 VIENNA整流器控制策略的研究现状14-16
• 1.2.3 国内外研究现状总结16-17
• 1.3 本课题主要研究的内容17-19
• 第2章 VIENNA整流器工作原理分析19-30
• 2.1 VIENNA整流器工作原理分析19-21
• 2.2 VIENNA整流器应用特性分析21-22
• 2.3 VIENNA整流器数学模型的建立22-29
• 2.3.1 VIENNA整流器基于abc自然坐标系的数学模型22-26
• 2.3.2 VIENNA整流器基于dq旋转坐标系的数学模型26-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章VIENNA整流器控制策略的分析30-43
• 3.1 VIENNA整流器的控制器设计30-34
• 3.1.1 电流内环前馈解耦设计30-32
• 3.1.2 电流内环PI控制参数设计32-33
• 3.1.3 电压外环PI控制参数设计33-34
• 3.2 三电平和两电平空间矢量调制的等效34-38
• 3.3 VIENNA整流器中点电位平衡的研究38-42
• 3.3.1 中点电位平衡的基本原理38-40
• 3.3.2 调制比小于 0.876 的情况40-41
• 3.3.3 调制比大于 0.876 的情况41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 主电路与控制电路设计43-50
• 4.1 主电路设计43-46
• 4.1.1 输入滤波电感的设计43-45
• 4.1.2 功率二极管和开关管设计45-46
• 4.1.3 输出电容设计46
• 4.2 控制电路设计46-49
• 4.2.1 采样电路设计46-47
• 4.2.2 隔离驱动电路47-49
• 4.3 本章小结49-50
• 第5章 系统仿真与实验结果分析50-59
• 5.1 系统仿真50-53
• 5.1.1 稳态仿真50-52
• 5.1.2 动态仿真52-53
• 5.2 实验样机的搭建53-55
• 5.2.1 硬件部分53
• 5.2.2 软件部分53-55
• 5.3 实验结果与分析55-57
• 5.4 本章小结57-59
• 结论59-60
• 参考文献60-64
• 攻读学位期间发表的学术论文64-66
• 致谢66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 陈贤明;吕宏水;刘国华;王伟;朱晓东;;三相整流桥PFC电路拓扑的分析及控制[J];电力电子;2009年06期

2 王英武;王俊峰;刘佑宝;王凯;;DC/DC变换器小信号建模与补偿网络设计[J];电力电子技术;2009年03期

3 刘嫣婷;赵志旺;;三电平PWM整流器空间矢量控制的全数字实现[J];电源世界;2013年01期

4 陈娟;何英杰;王新宇;刘进军;;三电平空间矢量与载波调制策略统一理论的研究[J];中国电机工程学报;2013年09期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 伊鹏;三相三电平PWM整流器的研究[D];东华大学;2012年

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本文编号：550452