基于DSP的PWM整流器控制策略研究

论文摘要

电力电子器件及二极管整流器的广泛应用,给电网带来了大量的谐波和无功污染,而PWM整流器的出现,使得网侧电流的正弦化和功率因数控制成为可能。在电力电子技术飞速发展的今天,PWM整流器的控制技术发展仍相对缓慢,成为限制其性能发挥的瓶颈,因此论文对三相电压型PWM整流器（PWM-VSR）的控制策略进行了深入的研究,研究成果对提高PWM-VSR系统整体性能具有重要的理论指导意义和工程实践意义。论文首先对VSR的直接功率控制进行了研究,以电网的输入瞬时功率为直接控制对象,利用空间矢量原理绘制了向量开关表,采用滞环控制器实现对VSR瞬时功率的控制,并对其性能进行了仿真分析。结果表明,直接功率控制方式下瞬时功率具有较快的动态响应速度,且同时可实现电流的高度正弦化控制。其次,针对VSR控制系统中大量电压及电流传感器的使用所带来的系统成本增加和稳定性降低问题,论文对无网侧电压传感器的VSR控制策略进行了深入的研究,提出采用虚拟磁链法计算瞬时功率,并利用锁相环计算电网角度,解决了无网侧电压传感器控制系统中的关键问题。为提高系统的稳态性能,得到更加平滑的电流,论文将SVPWM技术引入到直接功率控制系统当中,对瞬时功率进行了前馈解耦,实现了基于SVPWM的虚拟磁链直接功率控制。再次,为实现对谐波电流的实时检测,论文提出了一种扩展的基于瞬时功率理论的谐波电流检测方法,使得对基波无功电流和特定次谐波电流的检测可在一个电网周期内完成。同时为实现VSR的无功补偿和谐波抑制控制,论文在分析直接功率控制局限性的基础上,提出了对谐波电流在谐波同步旋转坐标系下进行控制的方法,以实现无静差调节。最后,构建了基于TMS320F2812 DSP的系统硬件平台,编写了软件程序代码,对文中所提出的方法进行了实验验证,实验结果表明,论文所提出的控制策略正确可行,系统具有良好的动态性能和稳态精度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究目的与意义
• 1.2 PWM 整流器研究现状
• 1.2.1 国内外发展现状
• 1.2.2 PWM 整流器控制技术发展
• 1.3 论文研究的主要内容
• 第2章 三相PWM-VSR 整流器及其控制原理分析
• 2.1 引言
• 2.2 三相PWM-VSR 数学模型建立
• 2.2.1 数学模型建立
• 2.2.2 三相PWM-VSR 稳态特性分析
• 2.3 PWM-VSR 功率控制原理
• 2.3.1 瞬时功率理论
• 2.3.2 PWM-VSR 功率控制原理分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 PWM-VSR 直接功率控制策略
• 3.1 引言
• 3.2 基于滞环控制器的直接功率控制
• 3.2.1 控制系统设计
• 3.2.2 系统仿真与结果分析
• 3.3 虚拟磁链直接功率控制
• 3.3.1 虚拟磁链和瞬时功率估算
• 3.3.2 基于滞环控制的虚拟磁链直接功率控制
• 3.3.3 基于SVPWM 的虚拟磁链直接功率控制
• 3.3.4 系统仿真与结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 PWM-VSR 的无功补偿及谐波抑制控制
• 4.1 引言
• 4.2 无功及谐波电流检测
• 4.3 VSR 的无功功率补偿控制
• 4.3.1 控制系统设计
• 4.3.2 仿真结果及分析
• 4.4 VSR 的谐波抑制控制
• 4.4.1 控制系统设计
• 4.4.2 仿真结果分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于DSP 的VSR 控制系统实现
• 5.1 引言
• 5.2 硬件平台构成
• 5.3 软件结构设计
• 5.4 实验结果及分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢