电网不平衡条件下PWM整流器控制技术的研究

论文摘要

PWM整流器是进行电能转换的重要设备,广泛应用于工业用电设备中,普通的PWM整流器在控制时很少考虑电网的不平衡性,从而使得PWM整流器应用受到了限制,为了使PWM整流器在电网不平衡条件下也能得到应用,并且提高PWM整流器的效率和可靠性,本文设计了一套基于TMS320X2808的三相可控整流系统。首先本文在对三相整流器电路拓扑结构分析的基础上,建立了三相整流器的数学模型,在忽略器件开关损耗的基础上,详细分析了系统的输入功率和输出功率之间的关系。在提高系统效率的基础上得出了正负序电流的控制策略。为提高系统效率,提出了正负序电流分别控制的策略。应用矢量控制对系统进行分析,建立了系统逆变时的电网电压矢量和控制矢量的关系,为系统仿真和实现做好了理论上的准备。其次为得到电网电压电流的正负序信息,本文采用动态响应最快的信号延迟方法计算得到,在对系统各状态变量耦合关系分析的基础上,应用前馈控制对系统各变量进行解耦,实现了正负序电流的分离,对正负序电流的d、q轴分量电流实现了解耦控制,实现了电流的线性控制。本文采用先进的系统仿真软件SIM PLORER 7.0对实际系统进行了模型仿真,对比了在电网电压不平衡条件下,采用平衡控制策略与不平衡控制策略时,两者在输入功率、母线电压两个方面的区别,并对电网不平衡条件下的逆变过程进行了系统仿真。最后给出电网不平衡条件下系统的硬件和软件实现方案,包括系统主电路关键参数选择以及控制电路的设计,对软件部分给出了算法实现的软件流程。同时给出整流器的整流控制策略、逆变控制策略的实现方法,并针对控制过程中可能会出现的问题进行了阐述并提出了可行的解决方案。系统实际运行结果证明了本文设计不平衡电网条件下整流器系统方案的有效性和可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 PWM整流器的研究概况
• 1.2.1 国内外发展状况
• 1.2.2 不平衡条件下PWM整流器研究概况
• 1.3 本文主要工作
• 第2章 电网不平衡条件下PWM整流器的控制策略
• 2.1 引言
• 2.2 电网不平衡时电网的数学模型
• 2.3 PWM整流器的数学模型
• 2.4 不平衡条件下PWM整流器的控制策略
• 2.4.1 不平衡条件下正负序双电流控制策略分析
• 2.4.2 不平衡电网电压正负序分量的检测
• 2.4.3 逆变控制策略分析
• 2.5 PWM整流器矢量控制关键问题讨论
• 2.5.1 扇区选择
• 2.5.2 矢量作用时间计算
• 2.6 本章小结
• 第3章 电网不平衡条件下PWM整流器的仿真及分析
• 3.1 引言
• 3.2 仿真软件Simplorer7.0 简介
• 3.3 电网不平衡时系统稳态仿真及其结果分析
• 3.3.1 采用平衡控制策略系统仿真及分析
• 3.3.2 采用不平衡控制策略系统仿真及分析
• 3.3.2.1 三相输入幅值不同时系统仿真及分析
• 3.3.2.2 三相输入相位不同时系统仿真及分析
• 3.3.2.3 三相输入幅值相位都不同时系统仿真及分析
• 3.4 不平衡电压下系统暂态仿真及其结果分析
• 3.4.1 采用不平衡控制策略时系统仿真及分析
• 3.4.2 采用平衡控制策略时系统仿真及分析
• 3.5 不平衡系统逆变仿真及其结果分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 PWM整流器的设计与实现
• 4.1 引言
• 4.2 系统硬件平台的构建
• 4.2.1 系统功率模块及其驱动电路设计
• 4.2.2 信号检测电路设计
• 4.4 基于C语言的系统软件工程模块化开发
• 4.4.1 系统标幺值及数据Q格式
• 4.4.2 软件设计流程
• 4.5 系统实验结果与分析
• 4.5.1 系统平衡时整流试验
• 4.5.2 系统逆变试验
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢