基于直接功率控制的三相电压型PWM整流器研究

摘要

PWM整流器由于其谐波含量低、能量可双向流动、输出电压稳定可调在各种变流装置、铁路、电网以及日常生活中得到了广泛应用。控制算法的优劣对整个系统的动态响应速度、稳态误差以及网侧谐波含量等有很大影响，因此具有一定的研究价值。本文的研究对象为三相电压型 PWM整流器，目标在于改善电流质量，提高系统动静态性能。具体工作内容包括：
　　在不同坐标系下对PWM整流器进行建模分析，给出了双环的设计方法，通过对电流进行解耦，解决电流之间存在交叉耦合的问题，并建立双闭环控制系统。在Simulink平台上搭建其相应的仿真模型，结果表明设计好的系统具有良好的动、静态性能，为后续研究其控制算法提供了基础。
　　结合瞬时功率理论，在αβ坐标系下建立了传统的直接功率控制（DPC）系统。该算法动态响应快，但由于滞环比较器的非线性，并且没有确定的开关频率，导致无功功率出现较大波动。基于此，将模型预测控制（MP-DPC）算法应用到直接功率控制中，用SVM代替了传统直接功率所用的开关矢量表，实现了定频控制，解决了滤波器设计困难的问题。仿真结果表明模型预测控制不仅保留了动态响应快速的优点，而且对负载及电路参数变化不敏感，有很强的抗干扰以及自适应能力。
　　对三电平PWM整流固定开关频率的直接功率控制系统进行研究，在Simulink平台上建立了对应的仿真模型，研究了三电平SVM策略，并分析了各空间矢量对中点电位的影响。仿真结果表明与内环采用直接电流控制相比，直接功率控制算法基于瞬时功率理论，在相同开关频率下，谐波含量小，抗干扰能力强。
　　对三相电压型 PWM整流器软硬件平台进行设计，同时给出了电感参数的选择方法，搭建了以TMS320F28335 DSP为主控制器的小功率实验平台。并对相应的控制算法进行实验，验证算法的可行性和有效性。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 PWM整流器研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 三相电压型PWM整流器分析

2.1 引言

2.2 三相电压型PWM整流器的工作原理

2.3三相电压型PWM整流器数学模型

2.4 三相电压型PWM整流器控制系统设计

2.5 仿真分析

2.6 本章小结

第3章 两电平PWM整流器控制算法研究

3.1 引言

3.2传统直接功率控制

3.3 模型预测直接功率控制

3.4仿真结果对比分析

3.5本章小结

第4章 三电平PWM整流器控制算法研究

4.1 引言

4.2 三电平PWM整流器分析

4.3三电平PWM整流器固定开关频率的直接功率控制

4.4本章小结

第5章 系统设计及实验验证

5.1 引言

5.2 系统硬件方案设计

5.3 系统软件方案设计

5.4 实验分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢