三相电压型PWM整流器（VSR）及其控制策略的研究

摘要

本文对PWM变流技术作了较为深入的研究。PWM整流器既可以用作功率因数为1的AC/DC整流器，为负载提供直流电能；又可以用作输出频率可变的DC/AC逆变器的直流环节，构成交流调速系统；还可以作为无功补偿器，改善系统的功率因数。 本文首先对电压型PWM整流器的工作原理进行比较详细的分析，提出了用空间电压矢量方法分析三相单位功率因数电压型PWM整流器的换流方式，建立了整流器在ABC坐标系以及在αβ坐标系、dq坐标系的数学模型。并对PWM整流器的电路参数取值进行了初步的理论分析。 其次，分析了直接和间接电流控制两种控制方式，由于电流滞环控制具有硬件电路简单、系统响应快等特点，对电流滞环控制作了详细的分析，并得出了开关频率在电压过零点开关频率最大、电压峰值附近开关频率最低的变化规律，以及影响开关频率的因素。基于电流滞环控制对功率因数可调的原理分析作了仿真验证，仿真结果表明，理论分析和仿真验证一致，实现了功率因数可调。 接着，论文结合瞬时无功功率理论和交流电机理论中矢量控制，提出了PWM整流器的电压空间矢量控制，详细的分析其具体实现，并进行了基于Matlab中的Simulink的仿真研究，仿真结果验证了该控制方法的可行性。 文章的最后对滞环电流和电压空间矢量这两种控制方法进行了对比比较，阐明了论文的意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题的研究背景与意义

1.1.1无功功率和谐波的危害

1.1.2消除无功和谐波的措施

1.2高功率PWM整流器国内外研究的现状

1.3本文研究的主要内容、目标

1.4本章小节

2 PWM整流器原理、拓扑结构和数学模型

2.1三相PWM整流器原理

2.2 PWM整流器的拓扑结构

2.3三相VSR PWM换流方式分析

2.4三相VSR的数学模型

2.4.1三相VSR的一般数学模型

2.4.2三相VSR的dq数学模型

2.5三相电压形PWM整流器电感电容设计

2.5.1 VSR交流侧电感设计

2.5.2 VSR直流侧电容设计

2.6本章小节

3 PWM整流器(VSR)的电流控制

3.1 PWM整流器(VSR)的间接电流控制

3.1.1间接电流控制的基本原理

3.1.2控制系统构成

3.2 PWM整流器(VSR)的直接电流控制

3.2.1滞环电流直接控制分析

3.2.2滞环电流直接控制的开关频率

3.2.3滞环电流直接控制的Matlab仿真

3.3 本章小节

4 PWM整流器(VSR)空间矢量PWM控制

4.1三相VSR空间电压矢量分布

4.2空间电压矢量的合成

4.3 PWM整流器的电压定向控制

4.4SVPWM与SPWM控制的比较

4.5本章小节

5 PWM整流器的SVPWM仿真和改进波形控制

5.1基于Matlab的空间电压矢量模型的建立

5.1.1计算合成电压矢量V*

5.1.2判断V*所在的扇区

5.1.3选择开关矢量

5.1.4计算开关矢量作用时间

5.1.5合成三相开关信号

5.2基于Matlab的空间电压矢量模型的仿真

5.2.1系统稳态仿真

5.2.2系统动态仿真

5.3本章小结

6总结与展望

6.1前面工作的总结

6.2今后的工作与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文目录