基于dSPACE的PWM整流器的研究

论文摘要

目前电力电子应用领域中,绝大多数的交流电动机驱动逆变器前级都采用了二极管整流器或晶闸管相控整流器。常规整流环节一方面对电网注入了大量谐波,对电网造成污染,另一方面当电动机工作于发电状态时无法实现电能回馈。PWM整流器具有网侧电流正弦性好、能实现单位功率因数运行、能量双向流动和快速的动态响应等特点。本文主要从提高功率因数和能量回馈两个角度对三相电压型PWM整流器作了相应的研究。本文对三相电压型PWM整流器的拓扑结构和工作原理进行了分析,建立了PWM整流器在ABC静止坐标系和dq同步旋转坐标系下的高频和低频数学模型,详细推导了系统电感和电容的参数设计过程。电流控制技术是PWM整流器控制的关键,本文介绍了系统的两种电流控制策略,即间接电流控制和直接电流控制,并给出了相应的算法实现框图,着重阐述了空间电压矢量控制方法和双闭环控制系统的设计。dSPACE实时仿真系统是由德国dSPACE公司开发的一套基于Matlab/Simulink的控制系统开发及测试的完整平台,实现了与Simulink的完全无缝连接,可以方便地进行代码的编译、下载和调试。存以卜工作的基础上,本文设计了基于dSPACE系统的PWM整流器实时仿真实验平台。首先,本文利用Matlab软件的Simulink工具对PWM整流器模型进行了离线仿真,初步确认了设计结果。然后,利用dSPACE系统的快速原型控制方式进行了实时仿真实验。实验表明,基于dSPACE系统能够快速验证算法的可行性,缩短控制系统的开发周期,提高开发质量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 PWM整流器的发展概况
• 1.3 PWM整流器的应用前景
• 1.4 本课题研究背景
• 1.5 本课题研究内容
• 第二章 PWM整流器数学模型及主电路设计
• 2.1 主电路拓扑结构
• 2.2 工作原理
• 2.3 数学模型
• 2.3.1 一般数学模型
• 2.3.2 dq模型
• 2.4 主电路设计
• 2.4.1 交流侧电感设计
• 2.4.2 直流侧电容设计
• 第三章 PWM整流器控制
• 3.1 电流控制策略
• 3.1.1 间接电流控制
• 3.1.2 固定开关频率直接电流控制
• 3.2 空间矢量PWM控制
• 3.3 双闭环控制系统
• 第四章 基于dSPACE的PWM整流器的硬件实现
• 4.1 功率驱动器
• 4.1.1 IPM选择及连接
• 4.1.2 检测电路设计
• 4.1.3 开关电源
• 4.2 dSPACE硬件系统
• 4.3 接口电路
• 4.3.1 信号调理电路
• 4.3.2 隔离电路
• 4.3.3 电源系统
• 第五章 基于dSPACE的PWM整流器的实时仿真
• 5.1 离线仿真
• 5.1.1 SVPWM仿真
• 5.1.2 控制系统仿真
• 5.2 实时仿真
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表和录用的论文
• 致谢