基于并网电流优化控制的三相PFC系统研究

摘要

近年来,随着电力电子技术的不断发展和广泛应用,各种电力电子装置的控制手段也变得更加高效和节能。但由于这些装置或设备的大量使用,给电力系统带来了大量谐波污染,严重阻碍了电力电子技术的发展,因此关于谐波治理问题越来越受到人们的关注。功率因数校正(Power Factor Correction—PFC)技术是抑制电力系统谐波的一种有效的方法。更可靠、更稳定、更符合实际情况的系统控制策略越来越受到关注,并逐渐成为电力电子领域的热点问题。
　　为了有效地抑制由电网带来的谐波干扰,本文在控制策略上采用了新颖的重复控制算法,有效地抑制了谐波的污染,提高了系统并网电流的电能质量;又考虑到重复控制算法受电网频率影响很大,在此基础上又提出将根据电网频率的变化实时更新控制器的参数,使得控制器能够自适应电网频率的波动,从而提高系统工作的稳定性,提高能量传输效率。本文将针对以上出现的问题展开讨论和研究。
　　第一、根据三相PFC系统的拓扑和工作原理建立了系统的数学模型,并根据系统的数学模型设计出软件控制环。
　　第二、针对传统PI控制器难以抑制输入并网电流中的谐波分量,提出了在原有PI控制器基础上加入重复控制器,分析了重复控制器的工作原理,并用数学推导和仿真验证了重复控制器对谐波抑制的有效性。
　　第三、分析了自适应重复控制器的必要性,对比了在电网频率稳定和产生漂移两种情况下加入重复控制器的抑制效果,并用仿真进行了两种条件下的验证,实验验证了加入自适应重复控制器后的电流波形的改善。
　　第四、搭建了三相PFC系统的仿真模型并进行了仿真,研制了一台10KVA的样机并进行了测试,详细分析了仿真结果和实验结果,验证了在电网谐波污染和频率漂移两种条件下的系统工作的稳定性、高效性。

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第1章 绪论

1.1课题研究背景、目的及意义

1.2功率因数校正技术的提出及发展状况

1.3本论文研究的主要内容

1.4本章小结

第2章 三相PFC整流电路的拓扑及工作原理

2.1几种PWM整流电路拓扑结构

2.2三相PFC整流器的工作原理

2.3本章小结

第3章 三相PFC整流器控制方法的研究

3.1三相PFC整流系统的d-q模型

3.2三相并网电流内环跟踪控制

3.3直流电压外环控制

3.4本章小结

第4章 三相PFC整流器控制系统软硬件设计

4.1三相PFC整流器控制系统的硬件构成

4.2主控制芯片DSP及外围电路设计

4.3硬件电路的抗干扰概述

4.4控制系统软件开发概述

4.5程序模块的实现

4.6本章小结

第5章 三相PFC整流系统仿真和实验

5.1三相PFC整流器仿真模型及参数

5.2仿真验证

5.3实验测试方案及参数

5.4实验验证

5.5本章小结

第6章 总结和展望

6.1全文总结

6.2展望

参考文献

发表文献及科研情况说明

致谢