三相电压型高功率因数PWM整流器研究

摘要

随着现代经济的飞速发展，人们对电能的需求量在不断的增加，因而对电网的质量提出了更高的要求。在传统的电网中，为减少无功含量，一般采用相控或者是不控整流电路，但传统的整流器给电网中注入了大量的谐波污染，因而对电网的污染也就更加明显。除此之外，电网无功功率的污染，还会导致电能损失，电网故障以及给予用户生命财产安全带来的危害已经不可以忽视，对此必须采取行之有效的措施来减少电网中谐波污染。
　　 在科技发展的今天，相控整流电路以及不控整流电路，已经不能满足现代电力发展的需求，无法更好的使如今电网处在高效工作状态，所以不得不被取代，PWM整流技术应运而生。PWM整流器已经弥补了相控整流器或不控整流器功率因数低，能量只能单相流动，谐波污染严重等缺陷。取而代之的是PWM整流器可以实现能量的双向流动，功率因数可以到达单位功率因数，电路性能稳定以及消除谐波污染等。PWM整流器是解决谐波污染最有效的方法之一。
　　 论文首先分析了功率因数问题，谐波污染问题，PWM整流器原理，PWM整流器控制手段，以及主电路拓扑结构，系统的阐述了空间矢量控制方案，并将模糊控制引入空间矢量控制中，实现了模糊空间矢量控制；然后，在此基础上设计出三相电压型高功率因数PWM整流器硬件电路结构以及控制系统结构，其中主要包括网侧电流，网侧电感的选择，主开关管的设计，保护电路的设计，驱动电路的设计以及模糊PI控制的设计；其次，在硬件设计的基础上，研究了相应的软件实现方法，主要包含主程序设计，中断程序设计，键盘和显示程序设计等，最后，对模糊空间矢量控制建立数学模型，并对仿真结果进行总结和分析。
　　 结果表明，基于三相电压型高功率因数PWM整流器，除了能够实现高功率因数外，还可以消除谐波，实现能量双向流动，以及改善了整流器整体性能，满足了消除电网谐波污染的要求。三相电压型高功率因数PWM整流器已经成为目前解决谐波污染的主要方法之一。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究背景

1.1.1谐波污染问题

1.1.2功率因数问题

1.2课题研究目的和意义

1.3三相电压型PWM整流器国内外研究现状

1.3.1关于PWM整流器主电路拓扑结构的研究

1.3.2关于PWM整流器控制技术的研究

1.4论文的主要研究工作

第2章三相电压型PWM整流器控制技术的分析

2.1 PWM整流器工作原理及数学模型的建立

2.1.1三相电压型PWM整流器电路结构及原理

2.1.2三相电压型PWM整流器的数学建模推导

2.2空间矢量控制算法的介绍

2.2.1三相电压型空间矢量的分布

2.2.2指令电压矢量的生成

2.3电压空间矢量调制控制

2.3.1电压矢量的合成

2.3.2扇区的判断

2.3.3空间矢量作用顺序和作用时间的确定

2.4模糊逻辑控制算法的实现

2.4.1模糊控制结构与理论基础

2.4.2模糊PI控制设计

2.4.3模糊量的模糊化与判决方案

2.4.4量化因子与比例因子的选择

第3章三相电压型高功率因数PWM整流器硬件设计

3.1硬件电路主结构

3.2控制芯片简介

3.3 IGBT开关管选择

3.4交流侧电感的选取

3.5直流侧电容的确定

3.6过流过压保护电路设计

3.7 IGBT隔离驱动电路的设计

3.8信号采集与调理电路的设计

3.9通信电路的设计

第4章三相电压型高功率因数PWM整流器软件设计

4.1系统主程序设计

4.2 PI数字调节的设计

4.3 SVPWM软件设计

4.4模糊控制子程序控制

4.5中断服务程序设计

4.6键盘与显示的软件设计

第5章 基于模糊控制的三相VSR系统的仿真

5.1仿真软件的介绍

5.2三相PWM整流器仿真

第6章总结与展望

6.1全文总结

6.2系统展望

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

致 谢

参考文献