基于LCL滤波的三相电压型PWM整流器的研究

论文摘要

由于高频PWM整流器可以提供正弦化低谐波的输入电流,可控功率因数,及双向能量流动,因此得到越来越广泛的应用。网侧单电感滤波会带来一些问题,首先要想得到较好的滤波效果,必须增大电感值,这样系统的动态性能会变差,而且成本增加。另外,整流器的功率比较大时,交流侧的滤波的损耗也会增大。为了解决上述问题,本文研究了基于LCL滤波的高频PWM整流器。在交流侧应用LCL滤波器可以减少电流中的高次谐波含量,并在同样的谐波要求下,相对纯电感型滤波器可以降低电感值的大小,提高系统的动态响应。文章首先对高频PWM整流器的工作原理做了详细的介绍,并对基于L和LCL两种不同的滤波器,分别在ABC静止坐标系,αβ静止坐标系和dq旋转坐标系中建立了数学模型。文章中将L滤波的电压型三相PWM整流器的控制方法应用于LCL滤波情况。基于dq轴模型,提出了双闭环的控制策略,电流内环采用前馈解耦控制。为了提高电流的跟随性能,按照典型Ⅰ型系统设计电流调节器。为了提高电压环的抗干扰性,按照典型Ⅱ型系统设计电压调节器。文章还详细讨论了LCL滤波器带来的谐振问题,以及参数设计方法,列出了实际系统LCL滤波器参数的设计步骤。文章在MATLAB/SIMULINK环境下建立了PWM整流器仿真模型对系统进行了仿真,按照文章提出的理论设计的仿真系统具有良好的动态和稳态性能。文章最后基于TMS320LF2407A设计了整流器装置的控制系统硬件和软件,并得到了初步实验结果,能满足控制要求,从而验证了控制方案的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 PWM 整流器的产生背景
• 1.2 PWM 整流器的研究状况
• 1.3 LCL 滤波的PWM 整流器的提出
• 1.4 LCL 滤波的PWM 整流器的研究状况
• 1.5 本文主要内容
• 2 电压型PWM 整流器原理及数学模型
• 2.1 电压型PWM 整流器的基本工作原理
• 2.2 两种不同滤波器的PWM 整流器数学模型
• 2.3 本章小结
• 3 电网侧LCL 滤波器的研究
• 3.1 LCL 滤波器与L 滤波器的对比
• 3.2 LCL 滤波器的谐振抑制方法
• 3.3 LCL 滤波器的参数设计
• 3.4 LCL 滤波的PWM 整流器的控制方法
• 3.5 本章小结
• 4 双闭环控制系统设计
• 4.1 电流内环控制器设计
• 4.2 电压外环控制器设计
• 4.3 本章小结
• 5 实验装置及结果
• 5.1 实验装置简介
• 5.2 实验结果
• 6 全文总结
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 今后工作展望
• 致谢
• 参考文献