应用于矿井提升机的三电平SVPWM整流器的研究与设计

摘要

工业和经济的发展给人们带来了一系列的新问题:无功和谐波对电网的污染日益严重，环境日益恶化，能源也越来越匮乏。在这个背景下，随着多电平技术的发展和日趋成熟，对三电平整流器的研究近年来成为热点，提高电网的功率因数，消除电网谐波污染，已成为整流器技术发展的趋势。
　　由于二极管钳位型三电平PWM整流器可以提供正弦化、低谐波的输入电流，可控功率因素，以及能量可以双向流动，因此得到越来越多广泛的应用。本文主要对二极管钳位型三电平整流器的控制进行研究。首先分析研究了PWM整流器的原理和拓扑结构，并在此基础上推导其数学模型，最后制定控制策略。
　　本文所采用的控制策略是双闭环PI控制。双闭环PI控制是最常用的控制方式，它包括直流电压外环和电流内环，外环控制三相PWM整流器的直流侧电压稳定，内环按照电压外环输出的电流指令进行电流控制，实现单位功率因数正弦波电流控制。三相对称的正弦电压可以合成一个旋转的空间电压矢量。本文介绍了三电平变换器中，如何通过空间矢量PWM调制方法获得空间的电压矢量，从而获得三相输入正弦电流的方法。
　　按照所采用的控制策略，在MATLAB/Simulink下搭建电压型PWM整流器的系统模型，进行控制器的设计并做仿真实验，以此来验证它的正确性和有效性，并且为实际电路参数的选择提供参考依据。
　　论文的最后介绍了整流器控制系统硬件电路的设计，该系统以芯片TMS320F28335为控制核心，以双闭环PI直接电流控制为控制策略，主要包括人机交互电路、检测电路、保护电路等电路。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 PWM整流器的研究背景

1．3 PWM整流器的国内外研究现状

1．3．1 关于PWM整流器的建模研究

1．3．2 关于PWM整流器的拓扑结构研究

1．3．3 关于PWM整流器的控制策略研究

1．4 本论文完成的研究工作

第二章 PWM整流器的原理和拓扑结构

2．1 PWM整流器原理概述

2．2 PWM整流器的分类和拓扑结构

2．2．1 PWM整流器的分类

2．2．2 电压型PWM整流器拓扑结构

2．3 三相电压型PWM整流器的数学模型

2．3．1 (A，B，C)坐标系下三电平PWM整流器的数学模型

2．3．2 dq坐标系下三电平PWM整流器的数学模型

2．4 本章小结

第三章 电压型PWM整流器的控制和实现

3．1 电压电流双闭环控制系统的设计

3．1．1 电流内环控制系统设计

3．1．2 电压外环控制系统设计

3．2 三电平空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)的整流实现

3．2．1 静止空间矢量

3．2．2 作用时间计算

3．2．3 时间状态分配

3．3 本章小结

第四章 电压型PWM整流器的仿真研究

4．1 系统状态与功能

4．2 系统符号

4．3 系统功能原理与设计

4．3．1 概述

4．3．2 给定积分器

4．3．3 坐标变换

4．3．4 锁相环PLL

4．4 仿真实验结果与分析

4．4．1 电流环仿真系统的搭建

4．4．2 电流环仿真系统结果分析

4．4．3 电压环仿真系统的搭建

4．4．4 电压环仿真系统结果分析

4．5 本章小结

第五章 电压型PWM整流器的硬件设计

5．1 控制电路结构

5．2 DSP外围电路

5．3 检测电路

5．4 键盘和显示电路

5．4．1 ST72324及其外围电路

5．4．2 输入输出电路

5．5 驱动保护电路

5．6 整流器实物图

5．7 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢