本文關(guān)鍵詞：基于SVPWM的三相PWM整流器關(guān)鍵技術(shù)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：針對電力電子裝置中的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件,傳統(tǒng)的二極管不控整流器和晶閘管相控整流器在運(yùn)行過程中,會出現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流、直流側(cè)電壓均存在大量諧波分量,總的功率因數(shù)較低等問題。PWM(Pulse Width Modulation)整流器具有低諧波污染、交流側(cè)輸入電流為正弦波、單位功率因數(shù)控制、直流側(cè)動態(tài)響應(yīng)快以及四象限運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn),使其廣泛應(yīng)用于各類電力電子領(lǐng)域。對于PWM整流器的關(guān)鍵技術(shù),其中主要包括系統(tǒng)控制策略的改善、電網(wǎng)不平衡情況以及相位跟蹤問題上還需進(jìn)行深入的研究。本文重點(diǎn)研究對象是三相電壓源型(Voltage Source Rectifier)PWM整流器。本文首先介紹課題研究的背景和意義,給出PWM整流器的研究現(xiàn)狀與課題的主要內(nèi)容;從三相VSR的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)出發(fā),建立了三相VSR在dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,并采用空間電壓矢量脈沖寬度(SVPWM)調(diào)制技術(shù),分析并實(shí)現(xiàn)了兩種控制策略方案:一種是基于傳統(tǒng)PI雙閉環(huán)控制策略;另一種是基于歐拉-拉格朗日(EL)模型的無源控制算法。根據(jù)三相VSR在dq坐標(biāo)系下的EL數(shù)學(xué)模型,設(shè)計出了性能優(yōu)異的無源控制器。使得系統(tǒng)輸出穩(wěn)定,并且根據(jù)系統(tǒng)的動穩(wěn)態(tài)特性設(shè)計了三相VSR的交流側(cè)電感和直流側(cè)電容的參數(shù)。其次,針對三相電網(wǎng)不平衡情況下,其正、負(fù)序的電網(wǎng)直流側(cè)電流中都存在2次諧波問題,提出了基于正、負(fù)序旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的雙電流控制策略。另外,在相位跟蹤精度的問題上,分析了單同步和雙同步坐標(biāo)系軟件鎖相環(huán)的工作原理,并對雙同步坐標(biāo)系軟件鎖相環(huán)進(jìn)行了改善,使其能夠濾除鎖相環(huán)輸入信號中的2次諧波分量,根據(jù)三相電網(wǎng)電壓基波的正、負(fù)序分量,推導(dǎo)得到實(shí)際相角和鎖相角這兩者之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。最后,在理論分析的基礎(chǔ)上,基于Matlab/Simulink仿真實(shí)驗平臺,搭建了三相VSR各個功能模塊的仿真模型,其中主要對SVPWM調(diào)制算法進(jìn)行了驗證,另外,設(shè)計了性能良好的三相VSR控制系統(tǒng)仿真模型,并重點(diǎn)給出了直流側(cè)電壓、交流側(cè)電流在三相電網(wǎng)電壓處于平衡與不平衡情況下的仿真波形,并對仿真波形進(jìn)行了結(jié)果分析。
【關(guān)鍵詞】：PWM整流器 無源控制 電網(wǎng)不平衡 軟件鎖相環(huán)
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM461
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題研究的背景與意義9-10
• 1.2 PWM整流器的基本概述10-12
• 1.2.1 PWM整流器的發(fā)展10-11
• 1.2.2 PWM整流器的控制策略研究11-12
• 1.3 電網(wǎng)不平衡時PWM整流器控制策略研究12-13
• 1.3.1 電網(wǎng)不平衡對PWM整流器的影響12-13
• 1.3.2 電網(wǎng)不平衡時PWM整流器的控制策略研究現(xiàn)狀13
• 1.4 課題研究的主要內(nèi)容13-15
• 第2章 三相電壓型PWM整流器的數(shù)學(xué)建模15-25
• 2.1 PWM整流器的基本原理概述15-17
• 2.2 三相電壓型PWM整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)17
• 2.3 三相電壓型PWM整流器的工作原理17-19
• 2.4 三相電壓型PWM整流器的數(shù)學(xué)模型的建立19-24
• 2.4.1 采用開關(guān)函數(shù)描述的一般數(shù)學(xué)模型19-21
• 2.4.2 采用占空比描述的一般數(shù)學(xué)模型21-22
• 2.4.3 三相電壓型PWM整流器在dq坐標(biāo)系下模型的建立22-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 三相VSR控制算法的研究25-37
• 3.1 基于傳統(tǒng)PI控制算法的研究25-29
• 3.1.1 電流內(nèi)環(huán)的設(shè)計26-27
• 3.1.2 電壓外環(huán)的設(shè)計27-29
• 3.2 基于EL模型的無源控制算法的研究29-33
• 3.2.1 電壓型PWM整流器的無源性29-30
• 3.2.2 電流內(nèi)環(huán)無源控制器的設(shè)計30-31
• 3.2.3 電壓外環(huán)控制器的設(shè)計31-33
• 3.3 系統(tǒng)參數(shù)的選取33-36
• 3.3.1 交流側(cè)電感參數(shù)的計算與選取33-35
• 3.3.2 直流側(cè)電容參數(shù)的計算與選取35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 電網(wǎng)不平衡時三相VSR的控制策略37-51
• 4.1 電網(wǎng)不平衡時三相VSR正、負(fù)序數(shù)學(xué)模型37-39
• 4.2 電網(wǎng)不平衡時三相VSR的控制策略39-41
• 4.3 鎖相環(huán)設(shè)計41-50
• 4.3.1 單同步坐標(biāo)系軟件鎖相環(huán)42-45
• 4.3.2 雙同步坐標(biāo)系軟件鎖相環(huán)45-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第5章 仿真建模及其結(jié)果分析51-64
• 5.1 各基本單元模塊的實(shí)現(xiàn)51-58
• 5.1.1 坐標(biāo)變換的實(shí)現(xiàn)51
• 5.1.2 SVPWM調(diào)制算法的實(shí)現(xiàn)51-57
• 5.1.3 鎖相環(huán)的實(shí)現(xiàn)57
• 5.1.4 基于EL模型的無源控制算法的實(shí)現(xiàn)57-58
• 5.1.5 基于正、負(fù)序旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下雙電流控制算法的實(shí)現(xiàn)58
• 5.2 仿真結(jié)果及波形分析58-63
• 5.2.1 SVPWM仿真輸出波形59
• 5.2.2 電網(wǎng)平衡時三相VSR控制系統(tǒng)波形分析59-61
• 5.2.3 電網(wǎng)不平衡時三相VSR控制系統(tǒng)波形分析61-63
• 5.3 本章小結(jié)63-64
• 第6章 總結(jié)與展望64-66
• 6.1 總結(jié)64
• 6.2 展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 致謝69-70
• 個人簡歷、在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果70

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本文編號：450350