本文關(guān)鍵詞：LCL濾波的VIENNA整流器的研究

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【摘要】：隨著社會(huì)發(fā)展的需要,開關(guān)電源在各種電氣設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。開關(guān)電源是為眾多電子設(shè)備提供直流電的一種裝置,具有功率密度大、效率高等優(yōu)點(diǎn),在電源領(lǐng)域中獲得廣泛的應(yīng)用。但是開關(guān)電源普遍存在著諧波畸變以及功率因數(shù)低等問題。因此,如何提高開關(guān)電源的功率因數(shù)(Power Factor,PF)以及降低電流總諧波畸變率(Total Harmonic Distortion of Current,THDi)成為影響其發(fā)展應(yīng)用的重要因素,它要求電力電子技術(shù)的研究人員對(duì)此能夠提出有效的解決辦法。本文鑒于大功率艦載電源高功率密度、高效率及較高的工作可靠性的要求,首先通過對(duì)不同功率拓?fù)鋬?yōu)缺點(diǎn)的分析和比較,了解到VIENNA整流器具有功率因數(shù)高、THDi小、開關(guān)應(yīng)力小、開關(guān)器件少、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),最終選定VIENNA整流器作為功率主拓?fù)�。接下來通過對(duì)幾種整流控制方式的研究比較,了解各種控制策略的優(yōu)缺點(diǎn),最終選定空間矢量調(diào)制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)的控制方式。對(duì)VIENNA整流器進(jìn)行設(shè)計(jì),在了解了其工作原理后,在傳統(tǒng)VIENNA整流器L濾波的基礎(chǔ)上,結(jié)合本課題的應(yīng)用場(chǎng)合及要求,提出了采用LCL濾波的VIENNA整流器,并對(duì)其參數(shù)進(jìn)行計(jì)算�；赟VPWM的控制策略,分別建立了在abc、αβ和dq三種坐標(biāo)系下的小信號(hào)模型。研究了常規(guī)三電平變換器的SVPWM控制策略。由于VIENNA整流器在應(yīng)用傳統(tǒng)三電平SVPWM控制方法時(shí)需要進(jìn)行大量的區(qū)間判斷以及復(fù)雜的三角函數(shù)運(yùn)算,所以本文通過對(duì)其整流器電壓電流空間矢量關(guān)系進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)化三電平SVPWM控制的方法,并對(duì)該方法進(jìn)行了分析、研究。針對(duì)整流器的輸入浪涌電流和在空載或輕載情況下輸出電壓不可控的問題,設(shè)計(jì)了一種軟啟動(dòng)與負(fù)載反饋的方法,有效抑制了浪涌電流,解決了空載情況下輸出電壓持續(xù)升高不穩(wěn)定的問題。對(duì)于中點(diǎn)電壓不平衡的問題,分析了各個(gè)矢量對(duì)中點(diǎn)電壓的作用效果,在此基礎(chǔ)之上提出了相應(yīng)的解決辦法。最后在MATLAB中搭建系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真分析,對(duì)本章設(shè)計(jì)進(jìn)行了驗(yàn)證。對(duì)VIENNA整流器的控制器進(jìn)行了設(shè)計(jì),采用了前饋解耦及雙環(huán)控制策略,分別在L濾波與LCL濾波的情況下對(duì)PI參數(shù)的選取進(jìn)行了計(jì)算,通過仿真對(duì)比,證明了LCL濾波的整流器效果更好。最后根據(jù)本課題的應(yīng)用場(chǎng)合和功能要求,給出了整個(gè)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì),應(yīng)用前文研究?jī)?nèi)容,基于dsp F28069搭建了一臺(tái)5k W的實(shí)驗(yàn)樣機(jī),并對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,驗(yàn)證了本次研究的可行性。
【關(guān)鍵詞】：VIENNA整流器 LCL濾波器 SVPWM控制 中點(diǎn)電壓平衡
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM461
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究的背景和意義10
• 1.2 三相PFC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的發(fā)展10-13
• 1.2.1 三相單開關(guān)Boost型PFC11
• 1.2.2 三相六開關(guān)Boost型PFC11-12
• 1.2.3 二極管箝位型三電平PFC12-13
• 1.3 VIENNA整流器的控制策略13-14
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容14-16
• 第2章 VIENNA整流器的設(shè)計(jì)16-30
• 2.1 引言16
• 2.2 VIENNA整流器的工作原理分析16-18
• 2.2.1 VIENNA整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)16-17
• 2.2.2 VIENNA整流器工作過程17-18
• 2.3 主電路參數(shù)設(shè)計(jì)18-25
• 2.3.1 LCL濾波器的設(shè)計(jì)18-24
• 2.3.2 直流側(cè)電容的設(shè)計(jì)24-25
• 2.4 VIENNA整流器的建模分析25-29
• 2.5本章小結(jié)29-30
• 第3章 改進(jìn)的三電平空間矢量調(diào)制30-43
• 3.1 引言30
• 3.2 SVPWM控制30-38
• 3.2.1 常規(guī)三電平SVPWM控制30-34
• 3.2.2三電平空間矢量轉(zhuǎn)換到兩電平空間矢量34-38
• 3.3輸出電壓控制38-42
• 3.3.1空載輸出電壓穩(wěn)定38-39
• 3.3.2中點(diǎn)電壓平衡控制39-42
• 3.4本章小結(jié)42-43
• 第4章 L濾波與LCL濾波的整流器控制43-53
• 4.1 引言43
• 4.2 控制環(huán)路的設(shè)計(jì)43-48
• 4.2.1 電流環(huán)的設(shè)計(jì)43-46
• 4.2.2 電壓環(huán)的設(shè)計(jì)46-48
• 4.3 系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析48-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第5章 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析53-59
• 5.1 引言53
• 5.2 硬件電路設(shè)計(jì)53-55
• 5.2.1 軟啟動(dòng)電路53
• 5.2.2 交流電流采樣電路53-54
• 5.2.3 交流電壓采樣及過零檢測(cè)電路54
• 5.2.4 直流電壓采樣電路54-55
• 5.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)55-56
• 5.3.1 主程序設(shè)計(jì)55-56
• 5.3.2 子程序設(shè)計(jì)56
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析56-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-65
• 致謝65

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：570448