三相电压型PWM整流器不平衡控制方法研究

摘要

本文在电网电压平衡情况下，对三相电压型PWM整流器进行建模分析，依据数学模型，对PwM整流器的控制策略进行了分析比较。 在实际中，电网电压常常是不平衡的，在这种情况下，如果采用传统的控制策略，会给交流侧电流和直流侧电压带来大量的谐波，因此需要对控制策略进行改进。为此，本文在三相电网电压不平衡情况下，建立了三相电压型PWM整流器分别在三相静止坐标系和两相同步旋转坐标系的数学模型，并且总结了电网电压不平衡情况下三相电压型PWM整流器的两种控制方案：抑制交流侧负序电流的控制策略和抑制直流侧二次谐波的控制策略．并通过MATLAB中的SIMULINK仿真软件对这两种控制策略进行了仿真验证分析。 在以上理论的分析基础上，本文在电网电压平衡情况下，提出并实现了一套以TMS320LF2407为控制核心的PWM整流器的控制系统的解决方案，包括控制系统的硬件解决方案和软件解决方案，搭建了实验平台，并对其中的电流内环进行了调试。试验结果表明，文中所提出的电流控制方法能达使整流器工作在单位功率因数下。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1.绪论

1.1.三相电网不平衡的概述与危害

1.1.1.电网不平衡概述

1.1.1.电网不平衡的危害

1.2.PWM整流器的发展与概况

1.3.课题的意义和研究现状

1.3.1.课题的意义

1.3.2.国内外研究现状

1.4.论文所做的工作

2.三相电压型PWM整流器的数学模型及控制方法

2.1.三相电压型PWM整流器的数学模型

2.1.1.三相静止坐标系(a-b-c)下的数学模型

2.1.2.两相静止坐标系(α-β)下的数学模型

2.1.3.两相旋转坐标系(d-q)下的数学模型

2.2.三相电压型PWM整流器网侧电流控制方法

2.2.1.滞环电流控制

2.2.2.预测电流控制

2.2.3.同步PI电流控制

2.2.4.控制方法选择

2.3.控制系统的设计

2.3.1.电流内环PI调节器设计

2.3.2.电压外环PI调节器设计

2.4.小结

3.电网不平衡时三相电压型PWM整流器控制方法的研究

3.1.电网电压不平衡条件下三相电压型PWM整流器的数学模型

3.1.1.电网电压不平衡条件下正、负序电压的定义

3.1.2.三相静止坐标系(a-b-c)下的数学模型

3.1.3.同步旋转坐标系(d-q)下的数学模型

3.2.电压不平衡时交流侧电流指令的控制算法

3.3.抑制交流侧负序电流的不平衡控制策略的研究

3.3.1.抑制交流侧负序电流的控制策略

3.3.2.抑制交流侧负序电流的控制策略仿真

3.4.抑制直流侧二次谐波的不平衡控制策略的研究

3.4.1.基于正、负序旋转坐标系下双电流环控制策略

3.4.2.基于正、负序旋转坐标系双电流环控制系统的仿真

3.5.双电流不平衡控制策略下交流侧电感的设计原则探讨

3.5.1.平衡控制策略下交流侧电感的设计

3.5.2.不平衡控制策略下交流侧电感的设计

3.5.3.不平衡控制策略下交流侧电感设计的仿真

3.6.小结

4.基于DSP的三相PWM整流器控制系统硬件设计

4.1.控制系统的硬件构成

4.2.控制系统的DSP及其外围电路设计

4.2.1.TMS320LF2407A芯片概述

4.2.2.电源设计及复位电路

4.2.3.TMS320LF2407A存储器扩展接口

4.3.控制系统检测电路的设计

4.3.1.电压检测电路

4.3.2.电流检测调理电路

4.3.3.直流电压检测调理电路

4.3.4.同步检测电路的设计

4.3.5.A/D采样保护电路

4.4.驱动电路的设计

4.5.主电路与控制电路的接口

4.6.硬件设计的抗干扰

4.7.小结

5.基于DSP的三相PWM整流器实验系统软件设计

5.1.控制系统软件设计概述

5.1.1.软件开发环境

5.1.2.控制系统的总体结构

5.2.程序模块的实现

5.2.1.主程序流程图

5.2.2.外部中断服务程序

5.2.3.T1周期中断服务程序

5.3.SVPWM的算法和同步PI调节的软件实现

5.3.1.SVPWM的算法实现

5.3.2.同步PI控制的软件实现

5.4.小结

6.整流器系统实验

6.1.实验系统构成

6.2.实验结果

7.结论

参考文献

作者简历