VIENNA整流器双斜坡比较SPWM控制研究

发布时间：2017-08-25 16:13

  本文关键词：VIENNA整流器双斜坡比较SPWM控制研究

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【摘要】：三相PWM整流电路现已广泛应用于航空航天、汽车电子、通信系统等领域,朝着高功率密度、高可靠性、高功率因数等方向发展。与传统拓扑结构相比,三相三电平三开关PWM整流器(VIENNA整流器)因具有功率密度高、无直通危险、器件电压应力小、谐波含量少等特点,成为近年来国内外学者研究的热点。为了提高三相PWM整流器的功率密度,解决在中大功率场合减小变换器体积的需求,本文开展了VIENNA整流器双斜坡比较SPWM控制策略的研究工作。本文首先以第2扇区为例,分析了VIENNA整流器的工作模态,给出等效电路图。在此基础上,引入开关函数,建立拓扑结构在abc自然坐标系下的开关周期平均模型和交流小信号模型,确定系统输入电流、输出电压、直流侧电容电压之差与开关管占空比之间的关系。根据系统参数指标要求,计算功率器件、输入电感和输出电容的参数,设计驱动电路、采样电路和DSP供电电路。分析双斜坡比较正弦脉宽调制(DRC-SPWM)的工作原理,对比分析了采用锯齿波和三角波作为载波的优缺点。确定VIENNA整流器的整体控制方案,推导出电流内环和电压外环的传递函数,绘出环路波特图。将控制器离散化,设计出z域内的控制器架构,给出程序设计流程图,介绍DSP程序的编写过程。在理论分析和控制器设计的基础上,采用MATLAB/SIMULINK和PLECS软件对系统进行仿真分析,并研制出一台实验样机,验证整流器电流谐波抑制能力、输出电压纹波大小、上下直流母线电压均衡度、控制器稳定性等性能。得到的实验数据验证了系统整体方案的可行性。
【关键词】：VIENNA整流器 双斜坡比较SPWM 三电平 高功率密度
【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8-20
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-9
• 1.2 三相PWM整流器研究现状9-18
• 1.2.1 三相整流器拓扑结构研究现状9-14
• 1.2.2 三相整流器控制策略研究现状14-18
• 1.3 本课题主要研究内容18-20
• 第2章 VIENNA整流器工作原理及数学模型20-30
• 2.1 VIENNA整流器工作原理20-23
• 2.2 VIENNA整流器数学模型23-29
• 2.2.1 开关周期平均模型24-27
• 2.2.2 交流小信号模型27-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第3章 VIENNA整流器硬件电路设计30-39
• 3.1 系统参数指标30
• 3.2 主电路设计30-33
• 3.2.1 功率器件的选型30
• 3.2.2 输入电感参数计算30-33
• 3.2.3 输出电容参数计算33
• 3.3 控制器外围电路设计33-38
• 3.3.1 隔离驱动电路设计33-35
• 3.3.2 采样电路设计35-37
• 3.3.3 DSP供电电路设计37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 VIENNA整流器控制器设计39-52
• 4.1 DRC-SPWM算法39-41
• 4.2 系统控制方案41-46
• 4.2.1 三次谐波注入41-43
• 4.2.2 控制器结构43-46
• 4.3 数字控制器设计46-51
• 4.3.1 DSP芯片及其外设46-48
• 4.3.2 程序设计流程图48-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 系统仿真分析与实验验证52-65
• 5.1 系统仿真分析52-60
• 5.1.1 VIENNA整流器滞环电流控制仿真52-54
• 5.1.2 VIENNA整流器单周期控制仿真54-57
• 5.1.3 VIENNA整流器DRC-SPWM控制仿真57-60
• 5.2 实验结果与分析60-64
• 5.3 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-70
• 攻读学位期间发表的学术论文70-72
• 致谢72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 谈龙成;李耀华;刘丛伟;王平;张彦民;王武;;三相电流型PWM整流器的功率因数控制方法[J];电工技术学报;2010年02期

2 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

3 王正;谭国俊;曾维俊;柳萌;;基于SVPWM的VIENNA整流器研究[J];电气传动;2011年04期

4 陆翔;谢运祥;桂存兵;程丽;杨玉波;;基于无源性与滑模变结构控制相结合的VIENNA整流器控制策略[J];电力自动化设备;2014年10期

5 莫灵君;谢运祥;;基于滑模控制的VIENNA型整流器研究[J];电器与能效管理技术;2014年24期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 孟涛;基于全桥结构的三相单级有源功率因数校正技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

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本文编号：737401