三相变流器改进空间矢量电流控制方法的研究与实现

论文摘要

如今,随着电力电子技术的发展,三相变流系统已经应用于各类场合中。对于三相boost电压型变流器,大多数控制方法不能同时满足高功率因数、低开关损耗、简便实施性。本文针对当前三相变流器控制方法所存在的问题和缺陷,提出了一种改进的空间矢量电流控制方法,此方法简便易行,而且同时能够达到高功率因数和低开关损耗的目的。本文在查阅大量文献的基础上,首先对三相boost电压型变流器及其控制方法作了全面地概述,对当今的滞环电流控制和空间矢量电流控制做了简要地分析。随后,通过分析简便空间矢量电流控制,说明了此方法的实用性和优越性,但仍存在不完美之处:对于动态阶段,当误差电流较大时,在电流跟踪性能方面还存在改进余地;对于稳态阶段,由于控制滞后性的影响,网侧电压电流会发生相移。于是,本文提出了针对此方法的改进方案,当误差电流较大时会更换控制策略,进而提高动态性能;增加指令电流的预测环节以补偿控制滞后性导致的偏差,进而提高稳态性能。同时,本文通过详细推导,从理论角度说明了此方法的特点及优点。为了从实际角度验证所述理论,本课题搭建了一台试验样机,并描述了其软硬件设计方案,运用DSP作为处理器,IGBT作为开关器件。最终,通过大量实验结果,充分验证了此改进方法优于传统方法,并与所述理论相一致。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 三相变流器概述
• 1.1.1 变流器的发展及趋势
• 1.1.2 变流器主要用途
• 1.1.3 三相变流器主要分类
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 本课题研究的目的及意义
• 1.4 本课题主要内容及创新点
• 第二章 三相电压型变流器原理概述
• 2.1 三相boost 电压型变流器拓扑结构
• 2.2 三相电压型变流器系统建模
• 2.2.1 三相静止坐标系数学模型
• 2.2.2 dq 旋转坐标系数学模型
• 2.3 三相电压型变流器控制方法概述
• 第三章 三相电压型变流器传统电流控制方法
• 3.1 滞环电流控制方法
• 3.1.1 传统滞环电流控制
• 3.1.2 基于空间矢量的滞环电流控制
• 3.1.3 滞环宽度的选择
• 3.2 空间矢量电流控制方法
• 3.2.1 空间矢量的一般问题讨论
• 3.2.2 空间矢量电流控制
• 3.3 简便空间矢量电流控制方法
• 第四章 改进空间矢量电流控制方法
• 4.1 动态性能改进策略
• 4.1.1 控制原理
• 4.1.2 指令电压（?）的求法
• 4.1.3 参数φ 的求法
• 4.2 稳态性能改进策略
• 4.3 实现方法
• 第五章 实验方案设计
• 5.1 硬件系统设计
• 5.1.1 主电路设计
• 5.1.2 主电路系统参数设计
• 5.1.3 控制电路设计
• 5.2 软件系统设计
• 5.2.1 软件系统参数设置
• 5.2.2 软件系统结构
• 第六章 实验过程及结果分析
• 6.1 实验过程
• 6.2 实验结果及分析
• 6.2.1 开关频率2kHZ 下的实验结果
• 6.2.2 开关频率5kHZ 下的实验结果
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢