本文選題：VIENNA整流器　切入點(diǎn)：三相四線制　出處：《華中科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：隨著人類對(duì)電能的需求越來越大、對(duì)電能的質(zhì)量要求越來越高,電力電子裝置廣泛應(yīng)用帶來的電網(wǎng)的諧波問題、電磁干擾(EMI)問題和功率因數(shù)下降問題日趨嚴(yán)重。整流器作為電子設(shè)備連接電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié),其性能直接影響著這些裝置對(duì)電網(wǎng)的污染程度。三相四線制VIENNA整流器因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu),可實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù),并獲得較高的轉(zhuǎn)換效率和功率密度。因此,該拓?fù)鋸V泛適用于中等功率的通信電源、航空設(shè)備及UPS等場(chǎng)合。為了進(jìn)一步提高VIENNA整流器的功率密度,本文選擇采用具有更好濾波效果的LCL型濾波器,并設(shè)計(jì)較小的輸入電感使系統(tǒng)工作在電感電流混合導(dǎo)通模式(MCM)模式。根據(jù)三相四線制VIENNA整流器的物理解耦特性,獲得解耦的單相三電平結(jié)構(gòu)VIENNA整流器,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了VIENNA整流器的數(shù)學(xué)模型。通過其數(shù)學(xué)模型發(fā)現(xiàn)CCM和DCM模式下的電流環(huán)傳遞函數(shù)發(fā)生跳變,傳統(tǒng)的控制策略已經(jīng)無法在MCM模式下獲得良好的系統(tǒng)性能。本文首先提出了CCM模式下基于前饋控制策略的控制方案,以消除輸入電壓、輸出電壓對(duì)電感電流的擾動(dòng)。通過比較CCM和DCM模式下的小信號(hào)交流模型,在CCM模式下的前饋控制策略中加入校正系數(shù)后獲得改進(jìn)的控制方案。該控制方案可實(shí)現(xiàn)兩種模式平滑地切換,并且不用復(fù)雜的開方運(yùn)算和判斷邏輯,減輕了數(shù)字控制器的負(fù)擔(dān)。該校正系數(shù)也是MCM模式下電感電流平均值采樣的校正系數(shù),只需通過輸入電壓、輸出電壓和上一開關(guān)周期輸出的占空比計(jì)算可得。改進(jìn)型前饋控制策略很大程度上改善了VIENNA整流器MCM模式下的穩(wěn)定性和系統(tǒng)性能,拓寬了整流器的工作負(fù)載范圍。本文給出了VIENNA整流器CCM和DCM模式下的數(shù)學(xué)模型,以及LCL濾波器和改進(jìn)型前饋控制方案的設(shè)計(jì)方法。最后,通過Simulink的S-Function模塊進(jìn)行C語言算法編程,模擬實(shí)際的數(shù)字控制器工作過程,對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)參數(shù)和提出的改進(jìn)型前饋控制策略的有效性和可行性進(jìn)行驗(yàn)證。
[Abstract]:With the increasing demand for electric energy and the higher demand for the quality of electric energy, the harmonics of power grid caused by the wide application of power electronic devices are becoming more and more important. The problem of EMI) and the problem of decreasing power factor are becoming more and more serious. Rectifier is an important link in the connection of electronic equipment to the power network. Because of its unique structure, three-phase four-wire VIENNA rectifier can realize unit power factor and obtain higher conversion efficiency and power density. This topology is widely used in medium power communication power supply, aviation equipment and UPS. In order to further improve the power density of VIENNA rectifier, the LCL filter with better filtering effect is used in this paper. The small input inductance is designed to make the system work in the inductance current hybrid on-mode (MCM) mode. According to the physical decoupling characteristics of the three-phase four-wire VIENNA rectifier, the decoupling single-phase three-level VIENNA rectifier is obtained. On this basis, the mathematical model of VIENNA rectifier is derived. It is found that the transfer function of current loop in CCM and DCM mode jumps. The traditional control strategy can not achieve good system performance in MCM mode. Firstly, a feedforward control scheme based on feedforward control strategy in CCM mode is proposed to eliminate the input voltage. By comparing small signal AC models in CCM and DCM modes, An improved control scheme is obtained by adding correction coefficient into feedforward control strategy in CCM mode, which can smoothly switch two modes without complicated square operation and judgment logic. The positive coefficient is also the correction coefficient of the average sampling of inductance current in MCM mode, only through the input voltage. The output voltage and the duty cycle of the previous switching cycle are calculated. The improved feedforward control strategy greatly improves the stability and system performance of the VIENNA rectifier in MCM mode. In this paper, the mathematical models of VIENNA rectifier in CCM and DCM mode, and the design method of LCL filter and improved feedforward control scheme are given. Finally, the C language algorithm is programmed through the S-Function module of Simulink. The working process of the digital controller is simulated, and the validity and feasibility of the designed system parameters and the improved feedforward control strategy are verified.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM461

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1659003