基于新型滞环空间矢量的三相PWM整流器控制策略的研究

论文摘要

PWM控制技术作为最好的控制方法之一，具有其他传统控制方法无法比拟的优势，不但可以让系统在单位功率因数中运转，对谐波也可以起到很好的抑制作用，与此同时还可以让能量进行双向流动。就三相PWM整流器而言，其所具有的功率因数可控、电能可以双向传输和谐波污染小等特点，已经受到研究人员的广泛关注。然而，三相PWM整流器的控制仍存在一些不足，例如传统滞环电流控制开关频率不固定从而造成谐波畸变较大，而空间矢量控制又需要进行大量的计算，容易造成控制滞后，因此本文针对这些问题提出了一种新型的控制方法。本论文在查阅大量国内外文献的基础上，首先对PWM技术、现代电力电子的发展状况做了综述介绍，分析了三相PWM整流器的数学模型，阐述了整流器的工作原理，然后详细介绍了三相PWM整流器常用的控制方法，如滞环控制和空间矢量控制及其改进方法。最后在此基础上，提出了一种结合滞环控制和空间矢量控制各自优点的新型滞环空间矢量控制方法。这种方法基于αβ坐标系，避免了三相ABC坐标相互独立缺乏协调，运用多阶比较器权衡开关频率与控制精度的关系，并且达到了降低开关频率、对负载变化不敏感、减小THD、控制简便等目的，并在Simulink工具箱下，与其他方法进行了仿真比较，结果验证了文中所提方法的可行性和优越性。最后，本文完成了整套实验样机的设计与搭建，给出该系统的软、硬件设计方案和硬件选型，并对该实物系统进行了大量实验，进一步验证了此方法与传统方法相比具有明显优势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 PWM 技术与电力电子功率器件
• 1.2 PWM 整流器概述
• 1.3 国内外发展现状及趋势
• 1.4 本课题研究目的及意义
• 1.5 本课题主要研究内容与创新点
• 第二章 三相 PWM 整流器建模及电流控制策略的研究
• 2.1 PWM 整流器拓扑结构的分析
• 2.2 三相电压型 PWM 整流器原理
• 2.3 三相电压型 PWM 整流器的数学模型介绍
• 2.3.1 基于三相 ABC 静止坐标系的数学模型
• 2.3.2 基于 dq 坐标系的数学模型
• 2.4 三相 PWM 整流器电流控制策略
• 2.4.1 滞环电流控制
• 2.4.2 空间矢量控制
• 2.4.3 空间矢量控制与滞环控制比较
• 2.5 本章小结
• 第三章 三相 PWM 整流器新型滞环空间矢量控制
• 3.1 滞环空间矢量控制基本原理
• 3.2 基于α-β坐标系的多阶滞环空间矢量控制
• 3.3 新型滞环空间矢量仿真分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 三相 PWM 整流器控制系统整体设计
• 4.1 硬件系统设计
• 4.1.1 主电路设计及参数选择
• 4.1.2 控制电路设计
• 4.2 系统软件设计
• 4.2.1 主程序结构设计
• 4.2.2 AD 采样子程序设计
• 4.2.3 PI 调节子程序设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 实验验证与结果分析
• 5.1 实验方案
• 5.2 实验结果及分析
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢