任意波形PWM逆变器及其在HAPF中的应用

摘要

随着现代工业的发展，各种电力电子装置获得了广泛的应用。逆变器的应用已经从提供能源向多种形式发展。逆变器的输出波形也不再仅仅局限于正弦波，而是多种形状的波形。任意波形PwM调制逆变器(AwPWM逆变器)对包括正弦在内的多种波形实现调制，控制简单，实时性高，在电力，交通等多种工业领域具有良好的应用前景。 工业的发展也带来了电网的污染问题。补偿电力系统的谐波，改善电能质量成为急需解决的技术问题。电力有源滤波器检测和补偿电网中的谐波电流和电压，使得电网电流电压趋于理想的正弦波，从而达到净化电网的效果。AwPwM逆变器应用于混合型电力有源滤波器(HAPF)中，可以实现各种复杂谐波补偿算法，具有深远的意义。 本文深入主体部分AWPWM逆变器的基本原理和控制策略，介绍了AWPWM逆变器的常用拓扑，并且给出了适合数字控制的AWPWM调制算法，最后通过仿真和实验验证了方法的可行性。 本文给出了单相AWPWM逆变器的参数和详细设计过程。另外，详细介绍了装置的硬件和软件设计，以及在调试中参数的优化。 本文以数字信号处理器(TMS320LF2407A)作为控制核心，设计完成了2kVA单相AWPWM逆变器装置，进行了相关调试和测试，并分析了实验数据。 混合型电力有源滤波器实现的关键在于准确实时地补偿谐波电流，而准确实时补偿谐波电流的关键在于如何准确实时地检测和输出补偿电流。本文提出了数字控制的谐波电流检测算法，最后通过仿真验证了方法的可行性。 本文将单相AWPWM逆变器装置应用于混合型电力有源滤波器样机，并进行了实验。实验结果表明，AWPWM逆变器装置能够准确实时输出补偿电流；混合型电力有源滤波器样机能够有效地补偿电网中电流和电压谐波，达到净化电网的目的。 本文的研究工作得到国家自然科学基金重点项目60474048，60534040，及广东省科技计划项目2004A10502001的资助。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2 AWPWM逆变器综述

1.2.1 AWPWM逆变器的分类

1.2.2 AWPWM逆变器的原理

1.2.3 AWPWM逆变器的控制

1.3 AWPWM逆变器控制的数字化

1.3.1数字控制的特点

1.3.2数字信号处理器(DSP)的结构及内部资源(TMS320LF2000)

1.4 AWPWM逆变器在HAPF中的应用

1.4.1有源滤波技术的发展的现状

1.4.2有源电力滤波器的分类

1.4.3有源电力滤波器的控制

1.5本文的主要目的和任务

第二章AWPWM逆变器的原理及控制

2.1 PWM控制的基本原理

2.2 AWPWM逆变器的电路拓扑

2.2.1单相半桥AWPWM逆变器

2.2.2单相全桥AWPWM逆变电路

2.2.3三相桥式AWPWM逆变电路

2.3 AWPWM逆变器的控制方法

2.3.2调制法

2.3.3实时AWPWM调制算法

2.4 AWPWM逆变器的谐波分析

2.4本章小结

第三章AWPWM逆变器的参数设计

3.1直流电压参数设计

3.2直流电容参数设计

3.3开关器件参数设计

3.4驱动电路参数设计

3.5本章小结

第四章AWPWM逆变器的的硬件和软件设计

4.1硬件设计

4.1.1主电路设计

4.1.2控制电路设计

4.1.3隔离驱动电路设计

4.2软件设计

4.2.1主程序流程图

4.2.2 AWPWM波形数字生成

4.4本章小结

第五章AWPWM逆变器的实验分析

5.1实验设备

5.2单相AWPWM逆变器的仿真

5.3单相AWPWM逆变器的实验分析

5.4本章小结

第六章AWPWM逆变器在HAPF中的应用

6.1混合型有源电力滤波器基本原理

6.2混合型有源电力滤波器的实现

6.2.1谐波电流检测电路

6.2.2补偿电流产生电路

6.3混合型有源电力滤波器的仿真

6.4混合型有源电力滤波器的实验分析

6.5本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢

评定意见