三相电压型PWM变换器的非线性控制策略研究

摘要

随着清洁能源的发展，越来越多的变换装置应用到现代工业中。近年来以PWM变换器为基础的各种控制技术广泛被引入到功率变换装置当中，因其网侧电流实现正弦波，功率因数近似为1，能量双向流动等优点，真正意义上实现清洁能源的可替代、高效、环保。 本文首先介绍了PWM变换器的工作原理，详细推导不同坐标系下的数学模型。 其次，提出一种三相电压型PWM变换器的滑模变结构控制。充分利用滑模变结构控制在误差较小时能够快速跟踪的特性，而PI控制在内环电流误差较大的情况下表现良好的收敛性，给出一种PI控制和滑模变结构控制相结合的控制策略，即内环电流误差较小时，采用滑模变结构控制;内环电流误差较大时，采用PI控制。详细推导滑动模态的表达式，并对滑模变结构机理详细分析，给出系统参数设计和稳定性的分析，给出了分界值n的试验，在MATLAB/Simulink中搭建全二阶解耦双闭环仿真模型，分析双闭环控制系统的响应时间和抗干扰性能，验证所提控制策略的正确性。 此外，还研究了三相电压型PWM变换器的模型预测功率控制。详细推导目标函数与构造约束函数，使得每个周期内功率误差最小，约束函数。借鉴SVPWM调制技术，选择合适的电压矢量，计算相应电压矢量作用时间，同时给出系统的控制流程图。在MATLAB/Simulink中建立预测功率仿真模型，分析了在不同运行场景下的傅里叶函数变化(FFT)、网流负载有功调节能力，以及负载突变时网流侧电压抗负载扰动能力，验证所提控制策略的有效性。 最后，详细介绍TMS320F2812硬件系统的工作原理，以及软件设计部分的程序流程图。

目录

摘要

第一章绪论

1．1研究的背景及意义

1．2研究现状

1．2．1电流内环控制

1．2．2几种常见的非线性控制方法

1．3本文的主要研究内容

1．4课题主要研究方法及论文结构安排

第二章三相电压型PWM变换器

2．1 PWM变换器原理

2．2 PWM变换器的数学模型

2．3本章小结

第三章三相电压型PWM变换器的滑模变结构控制策略

3．1滑模变结构控制机理

3．1．1滑模控制器实现的三要素

3．1．2滑模变结构关键技术

3．2三相电压型PWM整流器滑模变结构控制器的设计

3．2．1滑模控制律的设计

3．2．2滑模变结构参数设计

3．2．3其它参数设计

3．3仿真分析

3．3．1分界值n的试验

3．3．2负载扰动分析

3．4本章小结

第四章三相电压型PWM变换器的模型预测功率控制策略

4．1模型预测控制机理

4．2PWM变换器的功率模型预测算法

4．2．1模型预测目标函数设计

4．2．2电压矢量选择

4．2．3系统参数设计

4．3仿真分析

4．3．1傅里叶函数变换(FFT)分析

4．3．2负载扰动分析

4．4本章小结

第五章三相电压型PWM变换器软硬件系统的总体设计

5．1硬件设计

5．1．1 TMS320F2812片内资源

5．1．2TMS320F2812片内外设

5．2软件设计

5．2．1主程序

5．2．2中断服务程序

5．2．3数据采集

5．2．4检测模块

5．3本章小结

第六章总结和展望

6．1研究工作总结

6．2论文展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

个人情况及联系方式

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