基于SVPWM控制策略的三相脉冲整流器的研究

发布时间：2016-08-02 08:12

本文关键词：电压型PWM高频整流器统一数学模型及系统仿真，由笔耕文化传播整理发布。

《西南交通大学》 2010年

梁伟恩

【摘要】： 常规整流环节广泛采用的二极管整流电路和晶闸管相控整流电路对电网注入了大量谐波,给电网造成污染。三相电压型PWM整流器具有输出电压恒定、高功率因数、低谐波污染、能量双向流动等优点,在电力系统有源滤波、无功补偿以及交直流传动系统等领域,具有越来越广阔的应用前景。本文详细阐述了PWM整流器的工作原理,建立了基于三相静止坐标系以及两相坐标系的低频和高频数学模型,并选择了三相电压型PWM整流器作为本文主要研究对象。电压空间矢量调制(SVPWM)控制方法能够获得更高的电压利用率,同时可使可有效减小电流谐波。文中对三相电压空间矢量的原理和如何实现作了详细的分析,选择了谐波含量相对小的矢量排序策略。在电流控制方案上,提出了dq坐标系下的固定开关频率的直接电流控制策略,同时在控制中实现电流的解耦控制,以及输入电网电压的前馈,使得系统具有更好的动态性能和稳定性,并通过进行闭环系统的仿真验证了方案的可行性。针对常规PI控制的不足,结合积分分离和变速积分的特点,提出了分段作用的改进PI控制算法。在不影响系统响应速度的情况下,采用改进的PI控制,可以减缓直流电压的上升和下降速率,有效地抑制输出超调。分析了锁相环对控制系统的影响,并针对电网频率波动情况进行了仿真研究。给出了主电路参数的设计方法,并分析了其对系统动态性能和静态性能的影响,并进行仿真研究,仿真结果验证了分析结果的正确性。

【关键词】：
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM461
【目录】：

摘要6-7

Abstract7-10

第1章绪论10-16

1.1 课题的研究背景与意义10-11

1.1.1 谐波的危害和抑制11

1.1.2 功率因数校正技术11

1.2 PWM整流器国内外研究现状11-13

1.3 电压型PWM整流器的控制技术13-14

1.4 本文的主要研究内容和重点14-16

第2章 PWM整流器的原理、拓扑和数学模型16-30

2.1 PWM整流器的基本原理16-18

2.2 PWM整流器的拓扑结构18-21

2.2.1 单相全桥PWM整流器拓扑结构18-19

2.2.2 三相半桥PWM整流器拓扑结构19-21

2.3 三相电压型PWM整流器的数学模型21-29

2.3.1 ABC静止坐标系下的低频数学模型21-23

2.3.2 两相坐标系下的低频数学模型23-25

2.3.3 基于开关函数定义的高频通用数学模型25-27

2.3.4 两相坐标系的PWM整流器高频数学模型27-29

2.4 本章小结29-30

第3章三相电压型PWM整流器的控制30-45

3.1 三相电压型PWM整流器的电流控制策略30-33

3.1.1 间接电流控制30

3.1.2 直接电流控制30-33

3.2 三相电压型PWM整流器的SVPWM调制方法33-37

3.2.1 三相VSR的电压空间矢量分布33-35

3.2.2 电压空间矢量的合成和作用时间的分配35-37

3.3 SVPWM调制算法的实现和仿真37-44

3.3.1 扇区的判定和作用时间的计算38-40

3.3.2 电压空间矢量的排序和三相PWM波的生成40-43

3.3.3 三相VSR的SVPWM调制算法的仿真43-44

3.4 本章小结44-45

第4章三相电压型PWM整流器的建模和仿真45-59

4.1 电网相位的同步问题45-46

4.2 主电路参数设计46-50

4.2.1 交流侧电感的设计46-48

4.2.2 直流侧电容的设计48-50

4.3 电压空间矢量控制的三相VSR的仿真研究50-58

4.3.1 三相VSR在dq坐标系下的电流解耦控制50-52

4.3.2 三相VSR整流状态下的仿真研究52-56

4.3.3 三相VSR逆变状态下的仿真研究56-58

4.4 本章小结58-59

第5章三相电压型PWM整流器的改进PI控制方法59-71

5.1 带死区的PI控制算法及仿真59-60

5.2 基于积分分离和变速积分原理的PI控制算法及仿真60-64

5.2.1 积分分离和变速积分的控制算法60-62

5.2.2 改进PI控制的三相VSR仿真研究62-64

5.3 电网频率波动对三相电压型PWM整流器的影响64-67

5.4 主电路参数对三相电压型PWM整流器的影响67-70

5.4.1 直流侧电容参数对直流侧输出电压的影响67-68

5.4.2 交流侧电感参数对直流侧输出电压的影响68-70

5.5 本章小结70-71

结论71-72

致谢72-73

参考文献73-76

攻读硕士学位期间发表的论文76-77

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