基于DSP的脉宽调制整流技术研究

论文摘要

电力电子技术通常被认为是人类社会的第二次电子革命,已广泛应用于工业、交通、通信、国防和生活的各个领域。其中,PWM整流器及其控制技术是电力电子技术研究的热点之一。由于PWM整流器具有功率因数可控、电能的双向传输和有效减少电网污染的优点,成为理想的用电设备或电网与其它电气设备的接口,使它在诸多领域中得到了广泛的应用。本文侧重于三相电压源型PWM整流器及其控制策略的研究与实现,以提供一种较为实用的控制器的设计方法。论文的主要内容包括:三相电压源型PWM整流器数学模型的研究、整体控制过程的设计、仿真模型的建立、实验研究。首先从三相电压源型PWM整流器各相电压电流的关系和桥路的工作状况,建立了开关函数仿真模型。并在此基础上,根据dq0坐标变换理论和直接电流控制策略,利用Matlab/Simulink工具箱,建立了基于dq解耦控制的电流电压双闭环的整流系统仿真模型。其次为控制PWM整流器能量双向流动,根据PWM整流器的工作模式,建立了基于电流跟踪控制的有源逆变控制系统仿真模型,对三相电压源型PWM整流器的网侧功率因数特性和直流电压输出情况进行了仿真研究。此外,以TI公司的TMS320LF2407芯片作为控制核心,充分利用DSP芯片的功能,设计了一套有源逆变控制系统,对PWM整流和有源逆变控制进行了一定的实验研究。分析了逆变器输出线电压与电流的关系、不同载波比对馈网电流的影响以及电流跟踪控制对馈网电流的改善等。仿真及实验结果表明:控制系统的设计结构合理、运行稳定,控制策略的理论分析与实验结果基本一致。由于课题的复杂性及其综合性决定了其难度较高,有些技术难点、重点还需要进一步研究完善。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 PWM整流器概述
• 1.3 课题来源及本文研究的主要内容
• 第二章 电压型PWM整流器研究
• 2.1 基本原理及分类
• 2.1.1 PWM整流器原理概述
• 2.1.2 PWM整流器的分类
• 2.1.3 电压型PWM整流器的拓扑结构
• 2.2 三相VSR建模
• 2.2.1 三相VSR一般数学模型
• 2.2.2 三相VSR dq数学模型
• 2.3 三相VSR控制系统设计
• 2.3.1 电流内环控制系统设计
• 2.3.2 电压外环控制系统设计
• 2.4 三相VSR电流控制技术
• 2.4.1 三相VSR间接电流控制
• 2.4.2 三相VSR直接电流控制
• 2.5 小结
• 第三章 有源逆变控制技术研究
• 3.1 概述
• 3.2 有源逆变电路
• 3.2.1 有源逆变电路分析
• 3.2.2 电路的控制
• 3.3 电流跟踪控制技术
• 3.3.1 电流跟踪控制的原理
• 3.3.2 电流跟踪控制的控制策略
• 3.4 小结
• 第四章 基于DSP的VSR控制系统设计
• 4.1 VSR控制系统总体设计
• 4.2 VSR控制系统的实现
• 4.2.1 TMS320LF2407在系统中的应用
• 4.2.2 软件实现
• 4.3 信号检测与处理电路设计
• 4.3.1 电压、电流传感器电路
• 4.3.2 过零比较电路
• 4.3.3 峰值检测电路
• 4.3.4 其它功能电路简介
• 4.4 驱动电路设计
• 4.5 小结
• 第五章 仿真分析与实验研究
• 5.1 三相VSR数学模型仿真
• 5.2 三相VSRdq闭环仿真系统
• 5.3 单相有源逆变仿真
• 5.4 三相有源逆变仿真
• 5.5 系统实验研究及分析
• 5.5.1 SPWM实验波形
• 5.5.2 网侧电流跟踪控制
• 5.6 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢