| 【摘要】：脉冲宽频调制PWM (Pulse Width Modulation)整流器以功率因数高、网侧电流正弦化、能量可双向传输,已成为整流器发展的必然趋势。PWM整流器根据直流储能元件不同分为电压型PWM整流器和电流型PWM整流器。电压型PWM整流器以其简单的结构、较低的损耗、方便的控制等一系列的优点,一直成为PWM整流器研究的重点。本文着重研究了电压型PWM整流器及其控制策略,并设计了一个基于DSPTMS320F2808的电压型PWM整流器系统。 本文介绍了PWM整流器的基本工作原理及拓扑结构,对电压型PWM整流器的数学模型进行了分析,并分别在ABC静止坐标系,α-β静止坐标系和d-q旋转坐标系中建立了PWM整流器的数学模型,为控制系统的设计提供理论依据。针对在电压型PWM整流器控制系统设计中常采用的双环控制,提出了电压外环和电流内环的设计方法。由于电压型PWM整流器属于非线性混合控制系统,用线性控制方法难以获得良好的动态性能。为了提高整流器的性能,本文基于功率平衡理论,分析并建立了三相电压型PWM整流器d-q坐标系下的线性化数学模型,在此基础上,提出了电流内环和直流电压平方外环的电压型PWM整流器新型控制策略。由于采用直流电压平方外环,使典型的非线性模型线性化,控制器设计直观精确,提高了直流电压和网侧电流的跟踪能力。 本文阐述了基于TMS320F2808的三相电压型PWM整流器的设计思想和硬件结构,着重介绍了控制电路的设计。文中的三相电压型PWM整流器系统的控制电路由PLC,人机界面HMI (Human Machine Interface),电力参数测量仪和中央控制单元组成。本文提出了控制系统的设计方案,并且对中央控制单元的硬件和软件部分的研发做了详细的说明。本文在最后提供了三相电压型PWM整流器进行调试时的波形,并对实验的结果进行了分析。
【关键词】：电压型PWM整流器 双闭环控制 SVPWM技术 DSP 【学位授予单位】：东北大学 【学位级别】：硕士 【学位授予年份】：2009 【分类号】：TM461 【目录】： 摘要5-6 Abstract6-10 第1章 绪论10-16 1.1 课题研究背景10-14 1.1.1 整流器概况10 1.1.2 电网谐波与PWM整流器10-12 1.1.3 PWM技术与功率器件12-14 1.2 PWM整流器概述14-15 1.3 研究的内容和工作15-16 第2章 PWM整流器的拓扑结构和模型16-26 2.1 PWM整流器的原理16-19 2.2 电压型PWM整流的数学模型19-26 2.2.1 ABC静止坐标系下的数学模型19-21 2.2.2 三相电压型PWM在两相静止坐标系下数学模型21-24 2.2.3 三相电压型PWM在两相旋转坐标系下数学模型24-25 2.2.4 两相坐标系下的坐标系变换25-26 第3章 改进型PWM整流器的原理26-42 3.1 三相电压型PWM整流器的双闭环控制26-35 3.1.1 电流内环控制系统设计26-29 3.1.2 电压外环控制系统设计29-31 3.1.3 SVPWM的算法原理31-35 3.2 电压型PWM整流器仿真35-42 3.2.1 电压型PWM整流器双闭环控制方案仿真研究36-39 3.2.2 三相PWM整流器改进模型仿真研究39-42 第4章 控制系统的设计42-60 4.1 引言42-43 4.2 PWM整流器的系统结构43 4.3 中央控制单元的设计43-53 4.3.1 DSP芯片的介绍44-45 4.3.2 最小系统的设计45-49 4.3.3 主电路的设计49-53 4.4 HMI与PLC的设计53-56 4.5 基于MODBUS协议的RS-485通讯56-60 4.5.1 RS-485通讯标准56 4.5.2 MODBUS协议56-57 4.5.3 本设计中的应用57-60 第5章 中央控制单元的软件实现60-70 5.1 中央控制单元的软件结构60-62 5.1.1 DSP软件的设计基础60-61 5.1.2 系统的软件结构61-62 5.2 控制程序实现62-70 5.2.1 程序设计62-65 5.2.2 SVPWM算法的DSP实现65-70 第6章 结论与展望70-74 参考文献74-78 致谢78-80 攻读硕士期间所取得的成果80 |
