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【摘要】： 三相電壓型PWM整流器具有輸入電流正弦且實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)、直流電壓恒定且可以迅速調(diào)節(jié)控制,以及良好的動(dòng)態(tài)性能且可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)等顯著優(yōu)點(diǎn),符合“綠色電能變換”潮流,因而得到了廣泛的應(yīng)用與研究。 三相電壓型PWM整流器是一個(gè)強(qiáng)耦合、時(shí)變非線性系統(tǒng),控制較為復(fù)雜。本論文側(cè)重于三相電壓型PWM整流器控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),主要包括控制方法的研究、空間矢量的實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì),以及樣機(jī)的研制。 首先,本文介紹PWM整流器的典型拓?fù)浜凸ぷ髟?并建立了三相電壓型PWM整流器在ABC三相靜止坐標(biāo)系和dq兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。基于dq數(shù)學(xué)模型,完整地給出了三相電壓型PWM整流器的一種混合非線性控制方法,并采用雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)對(duì)控制器進(jìn)行了設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了三相電壓型PWM整流器有功功率和無(wú)功功率的解耦控制;電壓外環(huán)采用滑模變結(jié)構(gòu)控制,充分利用其對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化及負(fù)載擾動(dòng)的強(qiáng)魯棒性,來(lái)控制三相電壓型PWM整流器直流輸出電壓,并輸出電流指令;電流內(nèi)環(huán)采用基于輸入輸出線性化的變結(jié)構(gòu)控制,充分利用其響應(yīng)速度快、跟蹤精度高、抗擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),按電壓外環(huán)輸出的電流指令來(lái)實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)和正弦波電流控制。同時(shí),結(jié)合交流電機(jī)理論中的矢量控制,給出了三相電壓型PWM整流器的空間矢量控制,詳細(xì)分析了其實(shí)現(xiàn)方法,通過(guò)搭建Matlab仿真模型,仿真結(jié)果驗(yàn)證了三相電壓型PWM整流器控制方法的可行性。 其次,論文給出了三相電壓型PWM整流器的主要技術(shù)參數(shù),對(duì)系統(tǒng)的硬件與軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。硬件方面,介紹了主電路LC的設(shè)計(jì)方法、功率開關(guān)管的選型、以及驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的設(shè)計(jì)等;軟件方面,采用TI公司的TM320F2812作為控制器,詳細(xì)地給出了軟件設(shè)計(jì)流程,對(duì)控制方法進(jìn)行了數(shù)字實(shí)現(xiàn)。 最后,構(gòu)建了三相電壓型PWM整流器樣機(jī),并進(jìn)行調(diào)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證三相電壓型PWM整流器控制方法、工程設(shè)計(jì)的有效性和優(yōu)越性。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TM461
【目錄】： 摘要6-7
ABSTRACT7-12
第一章 緒論12-18
1.1 課題研究背景及意義12-13
1.2 國(guó)內(nèi)外PWM 整流器研究發(fā)展現(xiàn)狀13-17
1.3 本課題研究的內(nèi)容17
1.4 本章小結(jié)17-18
第二章 三相電壓型PWM 整流器原理及控制方法18-37
2.1 PWM 整流器常見(jiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)18-20
2.1.1 電壓型PWM 整流器(VSR)拓?fù)?8-19
2.1.2 電流型PWM 整流器(CSR)拓?fù)?9-20
2.2 PWM 整流器的原理20-23
2.2.1 PWM 整流器的四象限運(yùn)行20-22
2.2.2 三相電壓型 PWM 整流器工作原理22-23
2.3 三相電壓型PWM 整流器的數(shù)學(xué)模型23-29
2.3.1 三相VSR 一般數(shù)學(xué)模型23-26
2.3.2 dq 坐標(biāo)系下三相VSR 數(shù)學(xué)模型26-29
2.4 三相電壓型PWM 整流器常用的控制方法29-36
2.4.1 幅值相位控制29-31
2.4.2 固定開關(guān)頻率PWM 電流控制31-33
2.4.3 滯環(huán)電流控制33-34
2.4.4 dq 解耦控制34-36
2.5 本章小結(jié)36-37
第三章 三相電壓型PWM 整流器非線性控制器的設(shè)計(jì)37-65
3.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制37-42
3.1.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制基本原理37-39
3.1.2 基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的電壓控制器設(shè)計(jì)39-42
3.2 精確反饋線性化控制42-47
3.2.1 精確反饋線性化控制原理42-44
3.2.2 基于輸入/輸出線性化的電流控制器設(shè)計(jì)44-45
3.2.3 基于線性化的變結(jié)構(gòu)電流控制器設(shè)計(jì)45-47
3.3 空間矢量PWM 控制(SVPWM)47-55
3.3.1 空間矢量調(diào)制原理48-50
3.3.2 空間矢量調(diào)制的實(shí)現(xiàn)50-55
3.4 系統(tǒng)仿真研究55-64
3.4.1 系統(tǒng)參數(shù)及仿真模型的建立55-60
3.4.2 系統(tǒng)仿真波形及分析60-64
3.5 本章小結(jié)64-65
第四章 三相電壓型PWM 整流器硬件設(shè)計(jì)65-85
4.1 硬件系統(tǒng)構(gòu)成65-66
4.2 主電路設(shè)計(jì)66-74
4.2.1 進(jìn)線熔斷器66
4.2.2 功率器件選型66-67
4.2.3 交流側(cè)電感設(shè)計(jì)67-73
4.2.4 直流側(cè)電容設(shè)計(jì)73-74
4.3 檢測(cè)控制電路設(shè)計(jì)74-78
4.3.1 過(guò)零檢測(cè)電路設(shè)計(jì)74-75
4.3.2 采樣調(diào)理電路設(shè)計(jì)75-76
4.3.3 軟啟動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)76-77
4.3.4 相序檢測(cè)電路設(shè)計(jì)77
4.3.5 DSP 控制電路設(shè)計(jì)77-78
4.4 驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路設(shè)計(jì)78-84
4.4.1 IGBT 驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路設(shè)計(jì)78-84
4.4.2 故障處理電路設(shè)計(jì)84
4.5 本章小結(jié)84-85
第五章 三相電壓型PWM 整流器軟件設(shè)計(jì)85-91
5.1 系統(tǒng)資源分配85
5.2 控制軟件的構(gòu)成85-90
5.2.1 主程序設(shè)計(jì)86-87
5.2.2 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)87-88
5.2.3 子程序設(shè)計(jì)88-90
5.3 本章小結(jié)90-91
第六章 系統(tǒng)調(diào)試與實(shí)驗(yàn)結(jié)果91-101
6.1 系統(tǒng)調(diào)試91-95
6.1.1 硬件調(diào)試91-94
6.1.2 軟件調(diào)試94-95
6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析95-100
6.2.1 樣機(jī)及實(shí)驗(yàn)設(shè)備96
6.2.2 穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)96-98
6.2.3 動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)98-100
6.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論100
6.3 本章小結(jié)100-101
第七章 總結(jié)與展望101-102
7.1 全文總結(jié)101
7.2 今后工作展望101-102
參考文獻(xiàn)102-107
附錄 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)107-111
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文111-112
