三相电压型高功率因数PWM整流器研究

论文摘要

随着现代经济的飞速发展,人们对电能的需求量在不断的增加,因而对电网的质量提出了更高的要求。在传统的电网中,为减少无功含量,一般采用相控或者是不控整流电路,但传统的整流器给电网中注入了大量的谐波污染,因而对电网的污染也就更加明显。除此之外,电网无功功率的污染,还会导致电能损失,电网故障以及给予用户生命财产安全带来的危害已经不可以忽视,对此必须采取行之有效的措施来减少电网中谐波污染。在科技发展的今天,相控整流电路以及不控整流电路,已经不能满足现代电力发展的需求,无法更好的使如今电网处在高效工作状态,所以不得不被取代,PWM整流技术应运而生。PWM整流器已经弥补了相控整流器或不控整流器功率因数低,能量只能单相流动,谐波污染严重等缺陷。取而代之的是PWM整流器可以实现能量的双向流动,功率因数可以到达单位功率因数,电路性能稳定以及消除谐波污染等。PWM整流器是解决谐波污染最有效的方法之一。论文首先分析了功率因数问题,谐波污染问题,PWM整流器原理,PWM整流器控制手段,以及主电路拓扑结构,系统的阐述了空间矢量控制方案,并将模糊控制引入空间矢量控制中,实现了模糊空间矢量控制；然后,在此基础上设计出三相电压型高功率因数PWM整流器硬件电路结构以及控制系统结构,其中主要包括网侧电流,网侧电感的选择,主开关管的设计,保护电路的设计,驱动电路的设计以及模糊PI控制的设计；其次,在硬件设计的基础上,研究了相应的软件实现方法,主要包含主程序设计,中断程序设计,键盘和显示程序设计等,最后,对模糊空间矢量控制建立数学模型,并对仿真结果进行总结和分析。结果表明,基于三相电压型高功率因数PWM整流器,除了能够实现高功率因数外,还可以消除谐波,实现能量双向流动,以及改善了整流器整体性能,满足了消除电网谐波污染的要求。三相电压型高功率因数PWM整流器已经成为目前解决谐波污染的主要方法之一。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 谐波污染问题
• 1.1.2 功率因数问题
• 1.2 课题研究目的和意义
• 1.3 三相电压型PWM整流器国内外研究现状
• 1.3.1 关于PWM整流器主电路拓扑结构的研究
• 1.3.2 关于PWM整流器控制技术的研究
• 1.4 论文的主要研究工作
• 第2章 三相电压型PWM整流器控制技术的分析
• 2.1 PWM整流器工作原理及数学模型的建立
• 2.1.1 三相电压型PWM整流器电路结构及原理
• 2.1.2 三相电压型PWM整流器的数学建模推导
• 2.2 空间矢量控制算法的介绍
• 2.2.1 三相电压型空间矢量的分布
• 2.2.2 指令电压矢量的生成
• 2.3 电压空间矢量调制控制
• 2.3.1 电压矢量的合成
• 2.3.2 扇区的判断
• 2.3.3 空间矢量作用顺序和作用时间的确定
• 2.4 模糊逻辑控制算法的实现
• 2.4.1 模糊控制结构与理论基础
• 2.4.2 模糊PI控制设计
• 2.4.3 模糊量的模糊化与判决方案
• 2.4.4 量化因子与比例因子的选择
• 第3章 三相电压型高功率因数PWM整流器硬件设计
• 3.1 硬件电路主结构
• 3.2 控制芯片简介
• 3.3 IGBT开关管选择
• 3.4 交流侧电感的选取
• 3.5 直流侧电容的确定
• 3.6 过流过压保护电路设计
• 3.7 IGBT隔离驱动电路的设计
• 3.8 信号采集与调理电路的设计
• 3.9 通信电路的设计
• 第4章 三相电压型高功率因数PWM整流器软件设计
• 4.1 系统主程序设计
• 4.2 PI数字调节的设计
• 4.3 SVPWM软件设计
• 4.4 模糊控制子程序控制
• 4.5 中断服务程序设计
• 4.6 键盘与显示的软件设计
• 第5章 基于模糊控制的三相VSR系统的仿真
• 5.1 仿真软件的介绍
• 5.2 三相PWM整流器仿真
• 第6章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 系统展望
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 参考文献