三相可逆PWM变换器研究

论文摘要

三相可逆PWM变换器具有输出电压恒定、能实现单位功率因数运行的特点,而且可以实现电能回馈电网,因此在谐波治理,以及能量需要回馈的场合得到广泛应用。本文以三相电压型PWM变换器为对象,着重对其能量双向流动的原理进行分析和研究,并在此基础上,研究了无电网电压传感器的控制方法。本文首先介绍了PWM变换器的工作原理,分别在三相静止坐标系、两相静止坐标系和两相旋转坐标系中建立了低频和高频数学模型。在对变换器功率流向分析的基础上,采用基于d-q旋转坐标系的矢量控制方法对变换器进行控制,并对变换器的环路进行设计,给出了设计准则;研究了一种无电网电压传感器的控制方案,利用直流电压、开关函数和电网电流估算电网电压,并通过Matlab中的仿真软件Simulink对两种控制方法进行了仿真验证分析。设计完成了基于DSP TMS320F2808控制的1kW样机,介绍了硬件电路和软件程序的设计方法,并以此样机为平台进行了实验,实验结果验证了理论分析的正确。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 电压型可逆PWM 变换器拓扑
• 1.3 三相可逆PWM 变换器控制策略
• 1.4 三相可逆PWM 变换器调制方法
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第二章 三相可逆PWM 变换器原理分析和建模
• 2.1 电压型PWM 变换器工作原理
• 2.2 三相电压型PWM 变换器的低频数学模型
• 2.2.1 在ABC 静止坐标系下的低频数学模型
• 2.2.2 三相PWM 变换器的低频空间矢量图
• 2.2.3 在α-β静止坐标系下的低频数学模型
• 2.2.4 在d-q 同步旋转坐标系下的低频数学模型
• 2.3 三相电压型PWM 变换器的高频数学模型
• 2.3.1 在ABC 静止坐标系下的高频数学模型
• 2.3.2 在α-β静止坐标系下的高频数学模型
• 2.3.3 在d-q 同步旋转坐标系下的高频数学模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 三相可逆PWM 变换器控制
• 3.1 三相VSC 功率流向分析
• 3.2 基于D-Q 坐标系的矢量控制
• 3.3 控制回路的分析与设计
• 3.3.1 电流内环设计
• 3.3.2 电压外环设计
• 3.4 三相PWM 变换器空间矢量调制策略
• 3.5 基于D-Q 坐标系的矢量控制仿真研究
• 3.6 无电网电压传感器的控制
• 3.6.1 电网电压估算原理
• 3.6.2 仿真结果及分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 实验样机设计与实现
• 4.1 样机设计指标和系统的总体结构
• 4.2 功率电路设计
• 4.2.1 交流侧电感
• 4.2.2 直流侧电容
• 4.3 控制电路设计
• 4.3.1 电压电流采样调理电路
• 4.3.2 驱动电路
• 4.3.3 保护电路
• 4.4 软件设计与实现
• 4.5 实验结果及分析
• 4.5.1 有电网电压采样实验结果及分析
• 4.5.2 无电网电压采样实验结果及分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文工作总结
• 5.2 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文及获得的荣誉