论文摘要
本文研究的高功率因数整流器是基于三相电压型中点箝位式(NPC)三电平整流器的拓扑结构,建立了整流器在不同坐标系下的数学模型。与传统的二极管整流器相比,PWM整流具有电网污染小、功率因数可调、能量双向流动等优点,使得PWM整流成为电力电子技术研究的热点和趋势；而且,在中高压大功率场合,由于三电平拓扑结构无论从实用性还是控制复杂性方面,都具有较强的竞争优势,因此,三电平结构的PWM整流器得到了越来越多地关注、研究和应用。论文采用空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)方式,比较了基于调制比与角度的扇区判断方法和改进的60。坐标系下的扇区判断方法。采用gh60°坐标系,依据开关动作顺序要求给出不同扇区下的开关顺序,从而列写出了不同扇区下的矢量作用时间计算公式。比较了间接、直接电流控制方法以及电压定向控制下的直接电流控制和直接功率控制。本文设计了直接电流控制下的电压外环稳定直流侧电压,控制整流器功率的流向和大小,电流内环确保交流侧输入电流跟踪正弦输入电压,从而实现PWM变换器的单位功率因数和能量双向传输的性能。鉴于两相旋转坐标系下的电压、电流存在耦合状况,本文提出了前馈解耦控制策略。论文也介绍了直接功率控制下的系统的工作原理,通过仿真研究比较了两种方法的优、缺点。鉴于中点箝位式整流器两电容结构存在的中点电压偏移的固有问题,文章给出了详尽地分析,通过实时监测直流侧两电容的电压差、网侧三相电流值和基于电荷守恒理论的中点电压偏移控制策略,计算了时间平衡因子来控制正、负小矢量的作用时间,进而最大限度地减小中点电流对中点电压的影响,这样可以较为理想地控制中点电压为零。本文也介绍了整流器电感、电容、开关器件参数的设计方法。鉴于网测电流在扰动瞬时会产生比较大的无功电流,本文从控制算法上提出办法并解决问题。整流器网侧采用了基于瞬时无功理论的数字锁相环来提供频率和相位。论文设计了基于SVPWM调制的高功率因数整流器的硬件电路和软件流程图,通过Matlab/Simulink仿真软件对整理器的各部分进行了仿真实验,并分析了仿真波形,得到的仿真结果验证了理论的正确性。
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标签：高功率因数论文; 电压定向控制论文; 直接电流控制论文; 前馈解耦论文; 中点电压偏移控制论文;