三相电压型PWM整流器新型电流前馈解耦和滑模控制

摘要

随着电力电子技术的发展，三相电压型PWM整流器以其优越的性能被广泛的应用于变流装置中，如变频器、UPS电源、伺服驱动器等。三相电压型PWM整流器输入电流正弦化，谐波小，这从根本上解决了电网谐波污染的问题，并且还可以实现单位功率因数。这符合“绿色能源”的标准，所以应用越来越广泛。本课题源自于背靠背PWM变流器的核心技术的研究。背靠背PWM变流器由两个相同的三相电压型PWM变流器构成，其结构和运行特性与三相电压型PWM整流器相同，所以研究三相电压型PWM整流器成为关键。三相PWM整流器是一个较为复杂的非线性耦合系统。本文介绍了其数学模型，经坐标变换之后得到了dq数学模型，进而研究了其控制策略，并作了MATLAB仿真，最后制作了实验样机，给出了实验结果。
　　首先，分析了三相电压型PWM整流器的数学模型和工作原理，为进一步对控制策略的研究做好了铺垫。
　　其次，本文采用了以电压外环的滑模控制和电流内环的新型前馈解耦控制的双闭环控制结构，并对这两种控制策略做了详细的理论推导，结合空间矢量调制方式，最终取得控制模型。搭建了MATLAB仿真平台，仿真实验结果证明了控制策略的可靠性和可行性。
　　最后，根据实验系统的技术参数，进行了软硬件设计。硬件电路设计主要包括了信号调理电路、控制电路、保护电路等，软件主要包括锁相、控制算法、SVPWM算法等，文中还详细分析了正负相序下相位的确定。接着对软硬件做了分模块调试，调试过程中特别分析了系统带负载启动的问题，并且对TMS320F2812的AD进行校正。通过严谨的分模块调试之后，再进一步做系统整体调试。系统实验得到了预期的效果，得出了结论。

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第一章 绪论

1.1 背景和意义

1.2 目前PWM整流器研究综述

1.3 本文的主要研究工作

第2章 三相电压型PWM整流器的数学模型和基本工作原理

2.1 三相半桥电压型PWM整流器的拓扑结构

2.2 三相电压型PWM整流器的一般数学模型

2.3 三相电压型PWM整流器dq模型

2.4 三相电压型PWM整流器工作原理

2.5 本章小结

第三章 三相电压型PWM整流器控制系统设计

3.1 三相电压型PWM整流器基本控制策略的研究

3.2 基于滑模变结构控制的电压控制器设计

3.3 基于新型前馈解耦的电流控制器设计

3.4 空间电压矢量调制SVPWM技术

3.5 本章小结

第四章 三相电压型PWM整流器硬件设计

4.1 IGBT模块的选择

4.2 交流侧电感的设计

4.3 直流侧电容的设计

4.4 控制电路设计

4.5本章小结

第五章 三相电压型PWM整流器软件设计

5.1系统资源分配

5.2 Q格式定点运算

5.3 锁相——过零鉴相法

5.4 控制系统的软件构成

5.5 程序流程图

5.6 本章小结

第六章 实验结果

6.1 仿真实验结果

6.2 实验调试

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 今后展望

参考文献

附录A 实验样机

附录B 正弦余弦表

附录C 核心算法的C语言实现

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的课题

发表的论文：

参与的课题：

致谢