基于SVPWM三电平整流器的设计与研究

摘要

工业和经济的发展给人们带来了一系列的新问题:无功和谐波对电网的污染日益严重，环境逐渐恶化，能源也越来越匮乏。在这个背景下，随着多电平技术的发展和日趋成熟，对三电平整流器的研究近年来成为热点，提高电网的功率因数，消除电网谐波污染，已成为整流器技术发展的趋势。
　　由于二极管箝位型三电平PWM整流器可以提供正弦化、低谐波的输入电流，可控功率因素，以及能量可以双向流动，因此得到越来越广泛的应用。本文主要对二极管箝位型三电平整流器的控制进行研究。首先分析研究了PWM整流器的原理和拓扑结构，并在此基础上推导其数学模型，最后制定控制策略。
　　本文所采用的控制策略是双闭环PI控制。双闭环PI控制是最常用的控制方式，它包括直流电压外环和电流内环，外环控制三相PWM整流器的直流侧电压稳定，内环按照电压外环输出的电流指令进行电流控制，实现单位功率因数正弦波电流控制。三相对称的正弦电压可以合成一个旋转的空间电压矢量。本文介绍了三电平变换器中，如何通过空间矢量PWM调制方法获得空间的电压矢量，从而获得三相输入正弦电流的方法。
　　按照所采用的控制策略，在MATLAB/Simulink下搭建电压型PWM整流器的系统模型，进行控制器的设计并做仿真实验，以此来验证它的正确性和有效性，并且为实际电路参数的选择提供参考依据。
　　论文的最后介绍了整流器控制系统硬件电路的设计，该系统以芯片TMS320F28335为控制核心，以双闭环PI直接电流控制为控制策略，主要包括人机交互电路、检测电路、保护电路等电路。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 PWM整流器国内外发展现状

1．2．1 拓扑结构

1．2．2 控制技术

1．2．3 调制方法

1．3 课题的研究背景和研究内容

1．3．1 研究背景

1．3．2 研究内容

第2章 三电平整流器的结构及数学模型

2．1 三电平整流器原理分析

2．2 三电平整流器的拓扑结构

2．3 ABC坐标下三电平PWM整流器的数学模型

2．4 dq坐标下三电平PWM整流器的数学模型

2．5 本章小结

第3章 三电平整流器的控制策略研究

3．1 算法的基本思路

3．1．1 三电平SVPWM的一般算法

3．1．2 三电平SVPWM简化算法

3．1．3 SVPWM算法实验验证

3．2 三电平整流器中点电位平衡分析

3．2．1 概述

3．2．2 中点电位浮动原因

3．3 本章小结

第4章 三电平整流器的控制器设计

4．1 电压电流双闭环控制系统的设计

4．1．1 电流内环控制系统设计

4．1．2 电压外环控制系统设计

4．2 系统功率电路设计

4．2．1 母线目标电压与IGBT的选取

4．2．2 电网侧电感的选取

4．2．3 母线电容的选取

4．3 本章小结

第5章 三电平整流器的仿真与硬件设计

5．1 系统仿真

5．1．1 模型搭建

5．1．2 仿真结果及分析

5．2 控制电路的结构

5．3 DSP最小系统

5．4 外围控制与辅助电路

5．5 整流器实物图

5．6 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

致谢