大功率变频器快速回馈控制系统研发

论文摘要

大功率变频器快速回馈控制系统在交流传动系统领域有着广泛的应用。在交-直-交电压型变频调速系统中,双PWM的整流器和逆变器采用PWM技术,对整流桥进行正弦PWM控制,使得输入电流接近正弦波且相位可控,其输入电流中就只含与开关频率有关的高次谐波,这些高次谐波次数高,容易滤除,同时也使功率因数接近1,减少了对电网的公害。在稳态条件下,分析了电压型PWM整流器的工作原理,得出关键在于网侧电流控制的结论。在PWM整流器三相静止坐标系数学模型的基础上,引入两相旋转坐标系,推导出两相旋转内坐标系下的d-q数学模型。分析比较了三相电压型PWM整流器的两种电流控制方法间接电流控制和直接电流控制。文中针对直接电流控制,采用双闭环（电压外环和电流内环）控制的设计思路,采样网侧两相电流瞬时值,通过3s 2r坐标变换得到网侧电流的有功分量和无功分量,直接控制网侧电流的相位和幅值。在理论分析的基础上,对直接购买的两台二极管电压型交-直-交变频器进行改造,修改和设计了程序和控制策略,其控制策略为SVPWM技术。采用MATLAB/Simulink对三相VSR进行了仿真,并对仿真结果进行了分析。在此基础上进行了实验研究,拍摄了相关的试验波形,并对实验结果进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 可控硅电压型变频器问题的提出
• 1.2.1 下放位能性负载
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文所做的工作
• 第二章 三相VSR 系统模型及工作原理分析
• 2.1 单相电压型PWM 整流器工作原理[2 0]
• 2.2 三相VSR 系统模型
• 2.2.1 基于三相静止坐标系的系统模型
• 2.2.2 基于两相旋转坐标系系统模型
• 2.3 三相VSR 电流控制技术
• 2.3.1 VSR 间接电流控制
• 2.3.2 VSR 直接电流控制
• 2.4 三相VSR 控制方法
• 2.4.1 基于三相静止坐标系模型的控制方法
• 2.4.2 基于同步旋转坐标系模型的控制方法
• 2.4.3 电压空间矢量控制的基本原理
• 2.5 本章小结
• 第三章 三相VSR 的系统设计
• 3.1 三相VSR 的系统设计
• 3.1.1 电流内环控制器的设计
• 3.1.2 电压外环控制器的设计
• 3.2 网侧电感的设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 大功率变频器快速回馈控制系统
• 4.1 硬件设计
• 4.1.1 主电路器件参数选择
• 4.2 软件设计
• 4.2.1 系统原理
• 4.2.2 VSR 的软件设计
• 4.3 SVPWM 软件设计
• 4.3.1 SVPWM 的硬件模式方案
• 4.3.2 两种产生SVPWM 方案的比较
• 4.3.3 SVPWM 的软件实现
• 4.4 数字PI 调节器软件设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 三相VSR 仿真及回馈实验
• 5.1 仿真工具介绍
• 5.2 SVPWM 控制技术及其仿真
• 5.2.1 SVPWM 的扇区判断
• 5.2.2 SVPWM 的区间作用时间计算
• 5.2.3 确定SVPWM 矢量时间切换点
• 5.3 三相VSR 的系统仿真
• 5.4 双PWM 变频器快速回馈系统的实验结果分析
• 5.5 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文