| 【摘要】：目前,在高压大功率领域中,随着现代电力电子技术的飞速发展和广泛应用,由普通二极管整流器所造成的电网谐波污染问题日益严重。提高电网的功率因数,消除电网谐波污染,已成为整流器技术发展的趋势。
三电平SVPWM整流器可以消除对电网的谐波污染,不仅能够实现整流器系统单位功率因数控制,而且可以实现整流器交流侧和直流侧能量的双向流动,同时整流器直流侧的直流电压在一定范围内稳定可调。 本文主要以中点钳位型三电平整流器为研究对象,首先分析研究了中点钳位型三电平整流器的原理和拓扑结构,并在此基础上推导其数学模型,建立数学模型是研究三电平整流器的有效方法,为控制策略的研究提供了理论依据。 在三电平中点钳位式整流器数学模型建立的基础上,采用基于dq轴前馈解耦控制策略和空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)策略,对三电平整流器进行控制。为了避免三电平整流器不同区域矢量在扇区切换中输出矢量突变,提出了一种首发矢量全部采用负小矢量的空间矢量调制算法,并给出了参考电压矢量相应的输出电压矢量作用顺序,推导了三角形顶点各开关电压矢量的作用时间。基于检测到的三相输出电流、中点电流方向和直流侧电容电压,提出了控制和调制的策略,并用仿真试验结果验证了其控制策略和调制算法的可行性。 最后,在前面理论分析的基础上,以DSP芯片TMS320F240为控制平台,搭建了三电平整流器控制系统硬件电路的设计和相应的系统软件。 【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】： 中文摘要5-6 Abstract6-10 第1章 绪论10-18 1.1 课题研究的背景和意义10-11 1.2 多电平变换器的研究现状11-12 1.3 多电平变换器的拓扑结构12-15 1.3.1 二极管钳位型多电平变换器12-13 1.3.2 飞跨电容型多电平变换器13-14 1.3.3 级联型多电平变换器14-15 1.4 三电平中点钳位整流器15 1.5 多电平整流器的调制策略简述15-16 1.6 本文的主要内容16-18 第2章 三电平PWM整流器数学模型及电压空间矢量脉宽调制策略18-36 2.1 三电平PWM整流器数学模型19-24 2.1.1 ABC坐标下三电平PWM整流器的数学模型20-21 2.1.2 dq坐标下三电平PWM整流器的数学模型21-24 2.2 三电平PWM整流器电压空间矢量脉宽调制策略24-34 2.2.1 三电平PWM整流器电压空间矢量脉宽调制策略24-33 2.2.2 一种减小开关损耗的SVPWM方法33-34 2.3 本章小结34-36 第3章 三电平SVPWM整流器的MATLAB仿真36-48 3.1 Matlab软件介绍36 3.2 三电平整流器系统的仿真36-43 3.2.1 系统的仿真搭建36-37 3.2.2 控制电路37-38 3.2.3 信号转换电路38-39 3.2.4 PWM波形发生模块39-43 3.3 仿真结果43-46 3.3.1 仿真参数的设置44 3.3.2 仿真结果44-46 3.4 本章小节46-48 第4章 基于DSP TMS320F240芯片的三电平整流器硬件设计48-58 4.1 系统的总体设计方案48 4.2 主电路的设计48-51 4.2.1 进线熔断器48 4.2.2 功率开关的选择48-49 4.2.3 二极管的选择49 4.2.4 滤波电容器49 4.2.5 整流器交流侧电感设计49-50 4.2.6 阻容吸收回路50 4.2.7 IGBT的驱动电路设计50-51 4.3 基于TMS320F240芯片的控制电路设计51-55 4.3.1 外部电源电路52-53 4.3.2 外部晶振电路53 4.3.3 JTAG仿真接口电路53 4.3.4 外部存储器RAM53-54 4.3.5 键盘和显示电路54-55 4.4 检测电路的设计55-57 4.4.1 交流侧输入电压同步信号检测55-56 4.4.2 交流侧输入电压检测56 4.4.3 交流侧输入电流检测56-57 4.4.4 直流侧直流电压检测57 4.4.5 电压相位检测57 4.6 本章小结57-58 第5章 系统的软件设计58-66 5.1 主要子程序设计58-61 5.1.1 PI子程序设计58-59 5.1.2 A/D子程序设计59 5.1.3 键盘与显示程序59-61 5.2 中断子程序的设计61-63 5.3 DSP主程序设计63-64 5.4 本章小结64-66 第6章 总结与展望66-68 参考文献68-72 致谢72-74 附录A74-79 附录B79-80 附录C80 |
