【摘要】：與傳統(tǒng)二極管整流相比,二極管箝位式三電平PWM整流器具有網(wǎng)側(cè)電流諧波小、功率因數(shù)可調(diào)、能量雙向流動(dòng)及直流電壓可調(diào)等優(yōu)點(diǎn),這些特點(diǎn)使得二極管箝位式三電平PWM整流器在高壓輸配電、高壓大功率電機(jī)調(diào)速等高壓大功率領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用前景。本文以中點(diǎn)箝位式三相三電平SVPWM整流裝置作為研究對(duì)象。首先,通過(guò)對(duì)PWM整流器模型電路的研究,分析PWM整流器的運(yùn)行狀態(tài)和控制原理。同時(shí),針對(duì)中點(diǎn)箝位式三相三電平整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),詳細(xì)分析了其主電路的工作原理。以此為基礎(chǔ),建立了三相三電平整流裝置在三相靜止abc坐標(biāo)系下、兩相靜止αβ坐標(biāo)系下、兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。之后,又推導(dǎo)了二極管箝位式三電平PWM整流器基于瞬時(shí)功率理論的數(shù)學(xué)模型,為三相三電平整流器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其優(yōu)化建立奠定了理論基礎(chǔ)。其次,在已經(jīng)建立的三電平PWM整流器基于瞬時(shí)功率控制的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,對(duì)傳統(tǒng)基于滯環(huán)比較的直接功率控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。然后,針對(duì)其不足,運(yùn)用新的功率控制模型分析方法改進(jìn)了滯環(huán)開(kāi)關(guān)表的設(shè)計(jì),從而改善了控制效果。不過(guò),由于采用滯環(huán)比較器會(huì)使得整流器開(kāi)關(guān)頻率不固定,為克服此缺點(diǎn),本文又提出了一種基于空間矢量的預(yù)測(cè)直接功率控制策略。該控制策略將功率預(yù)測(cè)控制理論與空間矢量調(diào)制技術(shù)結(jié)合代替原來(lái)的滯環(huán)比較器與開(kāi)關(guān)表,實(shí)現(xiàn)了頻率固定。然后,在PLECS仿真軟件的仿真環(huán)境下搭建了三相三電平PWM整流器控制系統(tǒng),并分別對(duì)三種控制方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了深入的對(duì)比分析。最后,在以上理論分析的基礎(chǔ)上,建立了DSP+CPLD的控制平臺(tái),通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于預(yù)測(cè)直接功率控制策略的正確性,并通過(guò)對(duì)調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析解決,進(jìn)一步提高系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)。
[Abstract]:Compared with the traditional diode rectifier, the diode clamped three-level PWM rectifier has the advantages of low current harmonics, adjustable power factor, bidirectional energy flow and adjustable DC voltage. These characteristics make diode clamped three-level PWM rectifier have a good application prospect in high-voltage power transmission and distribution, high-voltage high-power motor speed regulation and other high-voltage high-power fields. In this paper, the neutral point clamped three-phase three-level SVPWM rectifier is taken as the research object. Firstly, the operation state and control principle of PWM rectifier are analyzed by studying the model circuit of PWM rectifier. At the same time, the principle of the main circuit is analyzed in detail according to the topology of the neutral-point clamped three-phase three-level rectifier. Based on this, the mathematical model of three-phase three-level rectifier in three-phase static abc coordinate system, two-phase static 偽 尾 coordinate system and two-phase rotating dq coordinate system is established. Then, the mathematical model of diode clamped three-level PWM rectifier based on instantaneous power theory is derived, which lays a theoretical foundation for the design and optimization of three-phase three-level rectifier control system. Secondly, based on the established mathematical model of three-level PWM rectifier based on instantaneous power control, the structure of traditional direct power control system based on hysteresis comparison is studied in detail. Then, a new power control model analysis method is used to improve the design of hysteresis switch table, which improves the control effect. However, the switching frequency of rectifier is not fixed by hysteresis comparator. In order to overcome this shortcoming, a predictive direct power control strategy based on space vector is proposed in this paper. This control strategy combines power predictive control theory with space vector modulation technology to replace the original hysteresis comparator and switch table to achieve frequency fixed. Then, the three-phase three-level PWM rectifier control system is built under the simulation environment of PLECS simulation software, and the three control methods are verified by simulation, and the simulation results are compared and analyzed deeply. Finally, on the basis of the above theoretical analysis, the control platform of DSP CPLD is established, and the correctness of the direct power control strategy based on prediction is verified by experiments, and the problems encountered in the debugging process are analyzed and solved. Further improve the system performance indicators.
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM461

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本文編號(hào)：2269312