基于三相变流器的动态模型及空间矢量调制

基于三相变流器的动态模型及空间矢量调制

论文摘要

电力电子学与电机传动在最近40年间经过快速的技术演进已形成一个庞大复杂的交叉学科。随着新器件,新技术的不断发展,电力电子技术在工业、商业、军事、宇航和多种环境领域的应用得到推广。尤其在电力系统,新能源发电,电动汽车中的应用,电力电子技术都是最关键的核心技术。三相电压型PWM整流器可以实现网侧电流正弦化、单位功率因数运行,能有效抑制电网谐波电流以及能量双向流动,这些特性使得三相电压型PWM整流器取得了广泛的应用。尤其用于中大功率场合。三相逆变器在变频调速中有广泛应用,尤其在直接转矩控制中有重要地位。直接转矩控制策略采用电磁转矩闭环结构将逆变器与电机结合为一个整体来考虑,有必要研究三相逆变器的动态模型,及建立在其基础上的空间矢量的调制技术。电力电子装置的整体性能及高可靠性需要一个良好的系统设计,这需要电力电子装置满足一定的静态指标和动态指标,对指标定性或定量的分析需要建立系统的模型。DC-DC开关变换器中的Buck、Boost变换器是构建电力电子器件的基本拓扑结构,对其结构、性能的研究具有重要意义。文章首先应用状态空间平均法对Buck变换器建模,推导出各工作状态的状态方程,进而得出相应的传递函数,并对变换器仿真分析。在此基础上对电压型的三相变流器建立模型,分别在静止和旋转坐标系中对三相整流器逆变器建立开关周期平均模型,最后得出等效电路,并对变流器仿真分析。脉宽调制(PWM)技术是一种使用最为广泛的,用于电力电子变换器交流输出的控制策略,它通过改变高频工作的变换器的开关占空比(或者脉冲间隔),以取得所期望的低频的平均输出电压或者电流。调制技术处在几乎任何一种现代电力电子变换器的核心位置。文章在电压型三相变流器的基础上详细推导了空间矢量的计算方法和组织方式,并和SPWM调制方式进行比较、仿真。文章最后对研究工作做了总结,并对今后研究方向做了说明。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 研究意义
  • 1.3 文章内容
  • 第二章 DC-DC 开关变换器的动态建模
  • 2.1 动态分析方法概述
  • 2.2 状态空间平均法
  • 2.3 Buck 变换器的工作模式
  • 2.4 状态空间平均法在Buck 变换器CCM 中的应用
  • 2.4.1 列写状态方程
  • 2.4.2 求平均变量
  • 2.4.3 分离扰动求静态工作点
  • 2.4.4 线性化
  • 2.4.5 化简
  • 2.4.6 小信号等效电路
  • 2.4.7 小信号等效电路特性分析
  • 2.5 状态空间平均法在Buck 变换器DCM 中的应用
  • 2.5.1 DCM 下列写状态方程
  • 2.5.2 求静态工作点
  • 2.5.3 交流小信号方程
  • 2.5.4 交流小信号方程等效电路
  • 2.5.5 交流小信号方程等效电路分析
  • 2.6 Buck 变换器的仿真
  • 第三章 三相变流器的动态模型
  • 3.1 三相电量的空间矢量表示
  • 3.1.1 静止三维坐标变换
  • 3.1.2 旋转变换
  • 3.2 三相电压型PWM 变流器的状态平均模型
  • 3.2.1 三相电压型开关管的理想模型
  • 3.2.2 一相桥臂的开关模型
  • 3.3 三相电压型PWM 整流器的开关周期平均模型
  • 3.4 三相电压型PWM 逆变器的开关周期平均模型
  • 3.5 dqo 旋转坐标系下三相电压型PWM 变流器的模型
  • 3.6 三相变流器的仿真
  • 第四章 三相变流器的空间矢量调制
  • 4.1 空间矢量的调制
  • 4.1.1 三相电量的空间矢量表示
  • 4.1.2 磁链空间矢量
  • 4.1.3 三相逆变器的空间矢量
  • 4.1.4 电压空间矢量的合成
  • 4.2 电压型变流器的空间矢量调制
  • 4.2.1 三相变流器的空间矢量表示
  • 4.2.2 空间矢量合成的计算
  • 4.2.3 空间矢量的组织方式
  • 4.3 空间矢量与其它脉宽调制的比较
  • 4.3.1 正弦波脉宽调制(SPWM)
  • 4.3.2 空间矢量调制与SPWM 调制比较
  • 4.3.3 SVPWM 特点
  • 4.4 SVPWM 的仿真
  • 第五章 总结
  • 5.1 总结
  • 5.2 今后工作
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文目录
  • 相关论文文献

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