能流互馈四象限变流器及监控系统的研发

摘要

能流循环互馈自控变流系统具有结构简单，试验系统效率高的优点，除此之外，该系统直流侧的能流循环能够大幅度降低大功率试验对四象限变流器和电网容量的要求。论文针对能流循环互馈变流系统电压型四象限PWM变流器的主电路拓扑结构以及工作原理进行了分析阐述，建立了基于两相旋转(d,q)坐标系下系统的数学模型和电流前馈解耦模型，简要阐述了电压型四象限PWM变流器的SVPWM调制方法，并且根据原理最终确定了电压型四象限PWM变流器系统的总体设计方案，进一步分析了系统双闭环的控制策略。 论文对能流循环互馈自控变流系统电压型四象限PWM变流器硬件电路进行了设计，主要内容包括控制电路和信号检测电路的设计。基于TMS320F28335的DSP芯片在CCS5.4.0环境下提出了电压型四象限PWM变流器的控制系统软件的设计方案，主要内容包括主程序设计和中断服务程序设计。 论文基于Matlab软件搭建了三相电压型四象限PWM变流器的仿真模型，根据此模型对稳定运行，空载启动和突增突减负载的情况进行了仿真研究，仿真结果对进一步的实际电路实验起到了很好的指导作用。在低压实验平台上对电压型四象限变流器软件控制方法进行实验验证，并对实验结果进行分析。 为了对能流循环互馈变流系统扩展谐波补偿功能模块，论文对谐波和无功检测和补偿控制方法进行了研究，并且在四象限PWM变流器常规功能基础上，设计实现了谐波补偿控制。通过MATLAB仿真和实际实验平台，验证了其控制方法的正确性与可行性。 论文设计了能流循环互馈自控变流系统的监控软件。首先分析了监控系统将要实现的功能和设计要求,进而详细介绍了监控系统软件设计的思路和实现方法，并通过流程图的形式进行展示。监控软件主要包括CAN通讯模块，主界面，上位机控制模块和数据库模块。

目录

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第一章 绪论

1.1 能流循环互馈自控变流系统概述

1.1.1 现有交流传动实验系统分析

1.1.2 能流循环互馈自控变流系统的构成

1.2 PWM变流器的研究现状

1.2.1 电压型PWM变流器控制技术

1.3 CAN总线概况

1.3.1 CAN总线的特点

1.3.2 CAN总线的发展前景

1.4 课题主要完成的内容及安排

第二章 电压型四象限PWM变流器的建模分析及系统设计

2.1 四象限PWM变流器的稳态相量分析

2.2四象限PWM变流器的建模及分析

2.3 空间矢量脉宽调制技术

2.4 系统控制总体方案

2.5双闭环控制系统设计

2.5.1 电流内环控制系统设计

2.5.2电压外环控制系统的设计

2.6 本章小结

第三章 四象限变流系统的硬件和软件设计

3.1 四象限变流系统的硬件设计

3.1.1 DSP控制系统

3.1.2 信号检测电路

3.2 四象限变流系统的软件设计

3.2.1 主程序设计

3.2.2 中断服务程序设计

3.2.3 SVPWM子程序

3.3 本章小结

第四章 四象限PWM变流系统的仿真及实验

4.1 PWM变流器仿真模型搭建及结果分析

4.1.1 matlab仿真模型的搭建

4.1.2 稳态运行实验

4.1.3启动过程实验

4.1.4 突加突减负载试验

4.1.5 带谐波补偿的PWM变流器仿真

4.2 实验结果及分析

4.2.1 三相电压电流同步技术实验

4.2.2 SVPWM程序实验

4.2.3 整流实验

4.2.4 四象限变流器的并网启动控制实验

4.2.5 带谐波补偿的PWM变流器实验

4.3本章小结

第五章 能流互馈自控变流系统监控软件设计

5.1 能流互馈自控变流系统监控软件功能概述

5.1.1开发工具的选择

5.1.2 监控软件主要功能

5.2 上位机软件具体设计

5.2.1 CAN通讯模块

5.2.2 主界面

5.2.3上位机控制模块

5.2.4数据库模块

5.3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢