基于DSP的三电平PWM整流器的控制策略研究

发布时间：2017-08-01 19:39

  本文关键词：基于DSP的三电平PWM整流器的控制策略研究

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【摘要】：整流器往往是中大功率用电设备的前级设备,电力系统中大量存在整流装置。传统的整流方式由于开关器件的开断使得注入电网的电流不再是正弦波,这使得电网侧功率因数恶化,注入电网的谐波电流剧增,造成电力环境的严重污染,尤其是大功率设备影响尤其明显。与此同时,国内外相关组织对注入电网的谐波电流制定了严格标准。伴随着控制理论的研究以及开关器件开关频率的提高,PWM整流技术应运而生,PWM整流不仅使得整流器的电网侧功率因数为1,而且大大降低注入电网的电流谐波含量(THD)。通过在双路Boost并联的单相PFC基础上改进,本文提出了一种三相四线制结构的PWM整流器拓扑,该结构具有以下优势：使用电感较少,并降低制造成本,并且避免了电感单向磁化问题；三相PWM整流器的控制方式可应用于单相PWM整流器,适用于功率容量低的场合。首先介绍了常见的PWM整流器拓扑结构,并对当目前整流器控制策略做了综述,阐述了三相四线制PWM整流器的研究意义与应用前景。通过对单相PWM整流器主拓扑分析,计算电感电流纹波和直流输出侧电压纹波与系统参数关系,进而推导出电感上下限以及电容的下限值,在电感下限值求取时,提出了求导求取纹波极值的方法,完成了PWM整流器关键元件设计方法研究。针对整流器在电感电流连续模式和断续模式下分别采用了双环控制和单环控制策略,电感电流连续模式下对系统进行了小信号建模,并从穿越频率和相角裕度的角度,设计了双环控制的PI参数整定方法。通过分析电路参数与电感电流关系,找出了电感电流连续模式和断续模式功率分界点,断续模式下采用单环控制策略并通过仿真实验验证了控制策略的正确性。分析了LCL滤波相较于L型滤波对于网侧电流畸变的影响,采用分步设计的思想,完成了LCL滤波的PWM整流器的系统参数设计,并通过绘制LCL滤波与L型滤波的波特图,验证了LCL滤波器在电感电流连续模式下的双环控制策略不变性,最后通过MATLAB/SIMULINK环境中仿真验证理论分析的准确性。
【关键词】：三相四线制PWM整流器 双环控制 断续模式 单环控制 LCL滤波
【学位授予单位】：东南大学
【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
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 课题研究背景8-9
• 1.2 三相PWM整流器综述9-10
• 1.3 PWM整流器的控制技术发展现状10-16
• 1.3.1 三相PWM整流器的主要拓扑11-13
• 1.3.2 三相PWM整流器的控制策略13-16
• 1.4 主要研究内容16-18
• 1.4.1 课题研究意义16-17
• 1.4.2 课题研究内容17-18
• 第二章 PWM整流器电感电容设计18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 PWM整流器主拓扑分析18-20
• 2.3 整流器电感电容设计方法20-27
• 2.3.1 网侧电感设计20-25
• 2.3.2 直流输出侧电容设计25-26
• 2.3.3 应用举例26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 三相PWM整流器控制策略28-50
• 3.1 引言28-29
• 3.2 电感电流模式分析29-32
• 3.3 PWM整流器CCM模式下控制策略32-42
• 3.3.1 电流内环设计33-37
• 3.3.2 公共电压外环设计37-42
• 3.4 三相PWM整流器DCM模式下控制策略42-43
• 3.5 仿真实验验证43-49
• 3.5.1 额定负载状态下稳态运行波形44-46
• 3.5.2 动态变化波形46-47
• 3.5.3 断续模式下单环控制仿真47-49
• 3.6 本章小节49-50
• 第四章 PWM整流器网侧LCL滤波器设计50-60
• 4.1 引言50
• 4.2 LCL滤波的PWM整流器分析50-53
• 4.3 LCL滤波器的制约条件以及设计原则53-54
• 4.4 LCL滤波器的设计步骤54-55
• 4.5 仿真验证55-58
• 4.6 本章小节58-60
• 第五章 总结与展望60-62
• 5.1 本文工作总结60-61
• 5.2 未来工作展望61-62
• 致谢62-64
• 参考文献64-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 邵国安;邓文浪;李辉;刘和;;基于DSP的PWM整流器自适应控制策略研究[J];电气传动;2014年10期

2 王久和;;三相三线电压型PWM整流器非线性控制策略[J];北京信息科技大学学报(自然科学版);2014年05期

3 张云芬;;无功补偿装置对电网运行的影响[J];电子制作;2014年02期

4 刘红;;功率因数低对供电企业的影响[J];科技与企业;2013年07期

5 徐金榜;杨璇;陈骏峰;段东权;;电压型PWM整流器电感下限值设计与分析[J];电力电子技术;2013年03期

6 杨云虎;葛芦生;费湘;;单相PWM整流器的输入电流鲁棒重复控制方案[J];电力电子技术;2013年03期

7 刘超;赵争鸣;鲁挺;;三电平PWM整流器网侧LCL滤波器设计[J];电工电能新技术;2012年01期

8 蒯松岩;代尚方;吴涛;张能;;基于电流无差拍控制的PWM整流器[J];电气传动;2011年09期

9 杨喜军;姚苏毅;张哲民;;单周期控制的三相SPWM整流器[J];电力系统及其自动化学报;2011年01期

10 汪显博;卜文绍;翟丽丽;;三相电压型PWM整流器双滞环电流控制策略的研究[J];电测与仪表;2010年11期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 张东升;高功率因数VIENNA整流器控制策略的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

2 方宇;高功率因数可逆PWM变换器及其数字控制研究[D];南京航空航天大学;2008年

3 张兴;PWM整流器及其控制策略的研究[D];合肥工业大学;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 陈洲;基于DSP的三相高功率因数整流器的研究[D];广东工业大学;2014年

2 谢人;基于单相模块构建三相PWM整流器[D];浙江大学;2013年

3 杜荣茂;改进PSO-BP神经网络的PWM整流器控制研究[D];兰州交通大学;2012年

4 王寅浩;一种新型软开关无桥Dual-Boost PFC变换器研究[D];西南交通大学;2012年

5 刘春海;PWM整流器预测电流控制研究[D];北京交通大学;2010年

6 张广辉;三相PWM整流器控制策略的研究[D];贵州大学;2009年

7 刘文苑;基于LCL滤波的三相电压型PWM整流器的研究[D];华中科技大学;2008年

8 李明;峰值电流模式PWM芯片的研究与设计[D];电子科技大学;2007年

9 何鸣明;不对称电网故障下PWM整流器的控制策略的研究[D];浙江大学;2006年

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本文编号：605902