【摘要】： 由于三電平中點箝位PWM整流器能夠?qū)崿F(xiàn)高壓大容量的電能變換,并且具有輸入電流正弦性良好、直流輸出電壓和網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)可調(diào)節(jié)、動態(tài)響應快、以及能量可以雙向流動等優(yōu)點,因而獲得了廣泛的研究和應用。本文以三電平中點箝位PWM整流器為研究對象,分析了其主電路拓撲結(jié)構(gòu),詳細推導了三電平PWM整流器的數(shù)學模型,在此基礎上對三電平PWM整流器的控制策略進行了深入的研究。本文的主要研究內(nèi)容如下： 三電平中點箝位PWM整流器的數(shù)學模型是控制器設計的基礎。本文通過建立三電平整流器的數(shù)學模型,闡明了三電平整流器電壓電流雙閉環(huán)控制原理,實現(xiàn)了電流的解耦控制,并進行了電流調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器的參數(shù)設計。 高性能的控制系統(tǒng)決定了三電平PWM整流器的性能。為了提高整流器的動態(tài)性能,本文采用三電平PWM整流器直接功率控制策略。在分析了三電平PWM整流器中有功和無功功率與具體之間的關系基礎上,并針對直接功率控制開關頻率不固定的缺點,提出了一種基于正弦脈寬調(diào)制的固定開關頻率的三電平PWM整流器直接功率控制策略。 電網(wǎng)輸入電壓三相不平衡會嚴重影響三電平PWM整流器的性能。本文在分析電網(wǎng)電壓不平衡對PWM整流器輸入電流和輸出電壓的影響的基礎上,建立了電網(wǎng)電壓不平衡時系統(tǒng)的數(shù)學模型,采用了一種利用實際電流計算正負序電流指令值和采用雙電流調(diào)節(jié)器的PWM整流器不平衡控制方法。對該方法在各種不平衡電網(wǎng)輸入電壓情況下的仿真研究表明,三電平PWM整流器輸出電壓中的偶次諧波和輸入電流中的奇次諧波被有效地減小到了接近平衡電壓輸入時的水平,同時電網(wǎng)輸入平均無功功率被控制為零,實現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)控制。 為了驗證上述理論的正確性,本文設計了一套實驗裝置。其中控制電路以DSP和CPLD為核心,通過編制相應的控制軟件,實現(xiàn)了三電平PWM整流器的數(shù)字化控制。

【關鍵詞】：PWM整流器 三電平 中點箝位 雙閉環(huán)控制 直接功率控制

【學位授予單位】：北方工業(yè)大學

【學位級別】：碩士

【學位授予年份】：2010

【分類號】：TM461

【目錄】： 摘要4-5

Abstract5-8

1 緒論8-16

1.1 研究背景8-10

1.2 PWM整流器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及意義10-14

1.2.1 PWM整流器主電路拓撲結(jié)構(gòu)10-11

1.2.2 電壓型PWM整流器的電流控制11-13

1.2.3 PWM整流器系統(tǒng)控制策略研究13

1.2.4 三電平PWM整流器的研究13-14

1.3 本文主要研究內(nèi)容14-16

2 三電平PWM整流器主電路拓撲結(jié)構(gòu)16-25

2.1 三電平PWM整流器主電路拓撲分析16-17

2.2 三電平PWM整流器數(shù)學模型17-24

2.2.1 等幅值坐標變換18-21

2.2.2 不同坐標系下的數(shù)學模型21-24

2.3 小結(jié)24-25

3 三電平PWM整流器電壓電流雙閉環(huán)控制25-35

3.1 電壓電流雙閉環(huán)控制原理25-28

3.2 電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器參數(shù)設計28

3.3 電壓環(huán)PI調(diào)節(jié)器參數(shù)設計28-30

3.4 三電平PWM整流器調(diào)制策略30

3.5 仿真研究30-34

3.6 小結(jié)34-35

4 三電平PWM整流器直接功率控制35-46

4.1 固定開關頻率的三電平PWM整流器控制原理35-39

4.2 功率環(huán)控制器設計39-40

4.3 仿真結(jié)果40-45

4.4 小結(jié)45-46

5 電網(wǎng)電壓不平衡時三電平PWM整流器控制策略46-55

5.1 電網(wǎng)電壓不平衡對三電平PWM整流器系統(tǒng)性能的影響46

5.2 基于瞬時有功和無功功率的正負序電流控制方法46-51

5.2.1 PWM整流器瞬時有功和無功功率分析46-48

5.2.2 正負序電流指令值計算48-50

5.2.3 基于正負同步旋轉(zhuǎn)坐標系的正負序電流控制50-51

5.3 系統(tǒng)仿真研究51-54

5.4 小結(jié)54-55

6 三電平PWM整流器實驗平臺設計55-62

6.1 主電路的結(jié)構(gòu)55-56

6.2 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)56-59

6.3 控制系統(tǒng)軟件設計59-60

6.4 實驗結(jié)果60-62

7 結(jié)論與展望62-64

參考文獻64-68

在學研究成果68-69

致謝69