| 【摘要】： 近年来,随着电力电子器件的发展和现代控制理论的应用,PWM整流器因具有交流侧可单位功率因数运行,能量可以双向流动等优点,而成为电力电子领域的研究热点,并且在风力并网发电,有源电力滤波方面得到了大力的应用。 本文以三相电压型PWM整流器为研究对象,在广泛研究了PWM整流器的研究热点和应用现状上,建立了基于开关函数的数学模型,深入分析了三相电压型PWM整流器的换流过程和工作原理。在对比了PWM整流器现行的各种控制策略优缺点后,采用直接电流控制策略,在MATLAB中建立了基于直接电流控制策略的PWM整流器仿真模型,通过仿真,分析了PWM整流器中电感,电容参数变化,负载变化时对系统性能的影响,提出一种PWM整流器交流侧电感计算方法。 针对传统直接电流控制策略中PWM整流器交流侧电流总谐波畸变率大等问题,提出基于参数自整定模糊PI控制算法,来代替直流电流控制中普通的PI控制器。针对PWM整流器的直流电压超调量大,过渡时间较长等问题,将滑模变结构控制理论应用于PWM整流器中,建立了基于PWM整流器传递函数的电压外环滑模控制器,在MATLAB/simulink中验证了上述改进措施的正确性。 最后,本文完成了以TMS320F2812DSP为核心的PWM整流器系统设计。完成主电路参数的计算,开关管的选型,完成了PWM整流器交流侧电压电流,直流侧电压检测电路设计以及驱动电路设计,对PWM整流器软件设计进行概要介绍。
【关键词】：PWM整流器 模糊控制 电感参数计算 滑模控制 【学位授予单位】：中南大学 【学位级别】：硕士 【学位授予年份】：2010 【分类号】：TM461 【目录】： 摘要3-4 ABSTRACT4-7 第一章 绪论7-13 1.1 课题的背景和研究意义7-8 1.2 国内外发展水平和动向8-11 1.2.1 交流侧电流控制策略8-10 1.2.2 无传感器控制10 1.2.3 主电路的拓扑结构10-11 1.2.4 智能控制在PWM整流器中的应用11 1.3 本课题研究的主要内容11-13 第二章 PWM整流器的运行基本原理13-35 2.1 PWM整流器的数学模型13-15 2.2 PWM整流器运行的基本原理15-26 2.2.1 PWM整流器四象限运行的原理15-17 2.2.2 直接电流控制基本原理17-22 2.2.3 SVPWM技术在PWM整流器的应用22-26 2.3 不同LC参数对系统性能的影响26-34 2.3.1 仿真模型的建立26-30 2.3.2 交流电感对系统性能的影响30-32 2.3.3 直流电容对系统性能影响32-33 2.3.4 负载变化对系统性能的影响33-34 2.4 本章小结34-35 第三章 改善PWM整流器的性能研究35-53 3.1 改善PWM整流器性能的两种途径35 3.2 电流内环的模糊PI控制35-42 3.2.1 选择模糊PI控制算法的原因35 3.2.2 模糊控制的基本原理35-36 3.2.3 电流内环模糊自适应PI控制器的设计36-39 3.2.4 PWM整流器的电流内环模糊PI仿真39-42 3.3 PWM整流器的滑模变结构控制42-51 3.3.1 选择滑模控制的原因及其在PWM整流器上的应用现状42-43 3.3.2 滑模变结构控制基本原理43-46 3.3.3 滑模控制的抖振问题46-47 3.3.4 PWM整流器电压环的滑模控制器设计47-50 3.3.5 减弱PWM整流器滑模控制抖振措施50-51 3.4 本章小结51-53 第四章 PWM整流器的系统设计53-66 4.1 主电路参数设计53-55 4.1.1 开关管参数选择53-54 4.1.2 开关管缓冲电路设计54-55 4.1.3 交流侧电感直流侧电容设计55 4.2 控制电路设计55-63 4.2.1 DSP上电模块55-56 4.2.2 交流电压直流电压检测模块56-59 4.2.3 交流电流检测模块59-60 4.2.4 驱动电路60-63 4.2.5 同步信号检测电路63 4.2.6 散热系统63 4.3 软件设计概述63-65 4.3.1 主程序模块63-64 4.3.2 外部中断程序64-65 4.3.3 T1中断程序模块65 4.4 本章小结65-66 结论与展望66-68 参考文献68-72 附录172-75 致谢75-76 攻读硕士学位期间发表的论文76 |
