本文關鍵詞：PWM整流器阻抗特性研究

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【摘要】：PWM整流器由于在給直流負載提供穩(wěn)定的電壓的同時,還能實現(xiàn)交流電網(wǎng)側的單位功率因數(shù)和正弦電流控制而得到廣泛應用。當PWM整流器的直流負載中存在呈負阻抗特性的電力電子變換器時,系統(tǒng)會存在不穩(wěn)定隱患;同時當PWM整流器作為電網(wǎng)的負載時,也有可能造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定�，F(xiàn)階段多使用基于阻抗的穩(wěn)定判據(jù)來判斷級聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此需要分析PWM整流器的阻抗特性以及研究影響阻抗特性的各個因素。本文介紹了三相PWM整流器的基本工作原理,詳細推導了d-q坐標系下PWM整流器的小信號模型,并依此設計電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)控制器參數(shù);對比分析了常用的電壓控制器的簡化設計模型和小信號模型的區(qū)別,指出由于中頻段特性相同,可使用簡化模型設計控制器參數(shù)。在PWM整流器小信號模型的基礎上,推導了PWM整流器的直流側輸出阻抗的表達式;介紹了直流阻抗的測量原理,并通過電路仿真測量阻抗,驗證了PWM整流器的直流側輸出阻抗表達式的正確性。分析了電路參數(shù)、控制器參數(shù)、控制延時、開關頻率等因素對PWM整流器直流側輸出阻抗特性影響。指出阻抗中低頻段主要受控制器參數(shù)影響,阻抗中頻段寬和電壓環(huán)帶寬正相關,阻抗高頻段主要受直流電容參數(shù)影響。由于阻抗中頻段為系統(tǒng)級聯(lián)穩(wěn)定性判斷的主要頻段,故系統(tǒng)級聯(lián)穩(wěn)定性主要與電壓控制器參數(shù)相關。指出PWM整流器直流側輸出阻抗受電流環(huán)影響較小,因而得出一種基于電流環(huán)簡化的直流阻抗計算方法。分析了直流負載電流前饋控制對于直流側輸出阻抗的改善作用,并對比了加入負載電流前饋控制和增大電容對阻抗影響的異同。通過仿真驗證以上結論。推導了PWM整流器交流側輸入導納的表達式;分析了交流電感和電流控制器參數(shù)對輸入導納特性的影響。指出導納低頻段部分受電壓環(huán)參數(shù)影響,導納中、低頻段主要受電流控制器參數(shù)影響,導納高頻段主要受交流電感影響。搭建了5kW PWM整流器實驗平臺,進行PWM整流器運行和阻抗測量實驗,實驗結果理論分析結論的正確性。
【關鍵詞】：PWM整流器 小信號模型 阻抗特性 直流阻抗測量
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM461
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 級聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)10-12
• 1.3 阻抗特性研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容13-15
• 2 PWM整流器建模及控制15-27
• 2.1 PWM整流器拓撲結構及控制15-16
• 2.2 PWM整流器小信號建模16-20
• 2.3 控制器參數(shù)設計20-24
• 2.4 PWM整流器閉環(huán)仿真24-26
• 2.5 本章小結26-27
• 3 PWM整流器阻抗特性分析27-51
• 3.1 PWM整流器直流側輸出阻抗27-32
• 3.2 PWM整流器直流側輸出阻抗影響因素分析32-44
• 3.3 PWM整流器交流側輸入導納特性分析44-49
• 3.4 本章小結49-51
• 4 PWM整流器直流側輸出阻抗分析實驗51-69
• 4.1 實驗平臺基本介紹51-52
• 4.2 實驗平臺設計52-59
• 4.3 數(shù)字控制DSP流程圖59
• 4.4 實驗結果59-68
• 4.5 本章小結68-69
• 5 工作總結及展望69-71
• 5.1 全文總結69-70
• 5.2 下一步工作展望70-71
• 致謝71-73
• 參考文獻73-78

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