基于DSP的三相电压型PWM整流器开发

论文摘要

由于两象限变频器采用二极管整流桥,无法实现能量的双向流动,并且在一些大功率的应用中,二极管整流桥对电网产生严重的谐波污染。三相电压型PWM整流器可以做到高功率因数,直流电压输出稳定,具有良好的动态性能,并可实现能量的双向流动。因此,本文开展三相电压型PWM整流器的研究,主要工作与结论是：根据三相电压型PWM整流器的主电路拓扑结构,阐述了三相电压型PWM整流器的基本工作原理。在电网电压平衡情况下,分别建立了三相电压型PWM整流器在三相静止坐标系、d-q坐标系中的数学模型。介绍了三相电压型PWM整流器的控制方法。依据电压型PWM整流器在d-q同步旋转坐标系下的数学模型,按照系统控制目标,采用电压外环、电流内环的双闭环控制方法,通过三个PI调节器的控制来实现网侧单位功率因数和直流侧电压的稳定。利用MATLAB/Simulink工具箱,建立了仿真模型。仿真结果表明,该系统不仅能使直流电压在一定范围内可调,而且使整流器交流侧电流正弦化,实现单位功率因数运行和能量的双向传输。针对三相电压型PWM整流器建立的数学模型及控制模型,设计了以数字信号处理器TMS320F2808为核心的数字控制系统,包括硬件和软件设计。通过相关试验,证明了控制方案的可行性。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 PWM整流器的研究概况
• 1.3 本课题所做的工作
• 2 三相电压型PWM整流器拓扑结构及数学模型介绍
• 2.1 三相电压型PWM整流器主电路拓扑结构
• 2.2 三相电压型PWM整流器工作原理
• 2.3 三相电压型PWM整流器的数学模型
• 2.3.1 坐标变换
• 2.3.2 电压型PWM整流器在三相静止坐标系中的数学模型
• 2.3.3 电压型PWM整流器在两相旋转坐标下的数学模型
• 2.4 性能指标
• 2.4.1 直流侧性能指标
• 2.4.2 交流侧性能指标
• 2.5 本章小结
• 3 三相电压型PWM整流器控制方法和仿真研究
• 3.1 三相电压型PWM整流器控制方法介绍
• 3.2 SPWM控制原理及实现
• 3.2.1 SPWM控制基本原理
• 3.2.2 SPWM的DSP实现
• 3.3 PID控制器
• 3.3.1 PID基本原理
• 3.3.2 PID的数字化实现
• 3.4 仿真介绍
• 3.5 本章小结
• 4 三相电压型PWM整流器系统硬件设计
• 4.1 主控制器TMS320F2808介绍
• 4.1.1 DSP介绍
• 4.1.2 DSP开发系统
• 4.2 基于DSP的控制和驱动电路硬件设计
• 4.2.1 电压和电流检测电路
• 4.2.2 驱动电路设计
• 4.2.3 电网同步检测电路设计
• 4.2.4 温度检测电路设计
• 4.2.5 信号调理电路
• 4.2.6 键盘及显示电路设计
• 4.3 本章小结
• 5 三相电压型PWM整流器的系统软件设计
• 5.1 主程序介绍
• 5.2 子程序介绍
• 5.2.1 AD采样软件设计
• 5.2.2 捕获中断软件设计
• 5.2.3 数字PI控制器软件设计
• 5.2.4 电压电流滤波软件设计
• 5.3 本章小结
• 6 试验验证
• 7 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集