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三相电压型PWM整流器控制策略的研究

作　者: 徐文娟
导　师: 关振宏
学　校: 西南交通大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: PWM整流器滞环空间矢量控制负序电流双电流
分类号: TM461
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 220次
引　用: 1次
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内容摘要

传统的二极管整流电路和相控整流电路虽然结构简单,成本低廉,但是会对电网注入大量的谐波和无功,对电网造成“污染”,甚至损坏用电设备。而PWM整流器作为新一代的整流器装置,因其具有高功率因数运行,网侧电流正弦化,直流侧电压输出稳定,谐波低、污染小以及能量可回馈等优点,应用越来越广泛,已逐渐成为电力电子领域的热点研究之一。本文以三相电压型PWM整流器为研究对象。三相电压型PWM整流器系统主要采用双闭环控制,该系统实现的关键就是电流环的控制,所以文章主要对三相电压型PWM整流器的电流控制策略进行仿真分析和比较。首先,介绍了PWM整流器的工作原理以及电压型PWM整流器的拓扑结构,然后详细推导了在电网平衡条件下,三相电压型PWM整流器在三相静止坐标系、两相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型。其次,对电网平衡条件下,三相电压型PWM整流器的三种常用控制策略：滞环电流控制,电压空间矢量(SVPWM)控制和不定频滞环SVPWM控制的工作原理进行了详细的分析,并在Matlab/Simulink环境下对这三种控制策略搭建了仿真模型,对仿真结果进行分析。最后,对电网不平衡条件下,三相电压型PWM整流器的数学模型进行介绍,并对电网不平衡条件下的两种控制策略：抑制网侧负序电流不平衡控制和正负序双电流不平衡控制的工作原理进行了详细的分析,然后对这两种控制策略的传统控制方法进行了改进,并在Matlab/Simulink环境下搭建了仿真模型,并对其进行仿真分析。通过对电网平衡和不平衡两种情况下的仿真结果分析,可以得出本文所设计的三相电压型PWM整流器都能够实现高功率因数的双向能量传输控制,还可以达到直流电压的稳定控制,具有一定的实用价值。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章绪论  10-14
  1.1 课题的研究背景与意义  10-11
  1.2 国内外现状分析  11-12
  1.3 课题主要研究内容  12-14
第2章 PWM整流器的工作原理  14-22
  2.1 PWM整流器的原理分析  14-16
  2.2 电压型PWM整流器拓扑结构  16
  2.3 三相电压型PWM整流器(VSR)数学模型分析  16-21
    2.3.1 三相静止坐标系(a,b,c)下的数学模型  17-19
    2.3.2 两相静止坐标系下的数学模型  19-20
    2.3.3 两相旋转坐标系下的数学模型  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第3章电网平衡时三相VSR控制策略的研究  22-33
  3.1 滞环电流控制  22
  3.2 空间电压矢量PWM(SVPWM)控制  22-27
    3.2.1 空间电压矢量(SVPWM)控制介绍  22-23
    3.2.2 三相VSR空间电压矢量的分布  23-24
    3.2.3 空间电压矢量的合成  24-27
  3.3 滞环SVPWM控制技术  27-32
    3.3.1 滞环SVPWM控制原理  28-29
    3.3.2 划分指令电压矢量V~*、误差电流矢量ΔI区域  29
    3.3.3 控制规则与V_k的选择  29-30
    3.3.4 矢量ΔI、V~*区域检测以及V_k选择的逻辑运算  30-32
  3.4 本章小结  32-33
第4章电网平衡时三相VSR控制策略的仿真分析  33-49
  4.1 三相PWM整流器滞环电流控制的仿真与分析  33-38
    4.1.1 滞环电流控制的仿真模型  33-34
    4.1.2 滞环电流控制的仿真结果与分析  34-38
  4.2 空间电压矢量PWM的仿真与分析  38-45
    4.2.1 空间电压矢量各个控制模型的搭建  38-40
    4.2.2 空间电压矢量PWM调制的仿真结果分析  40-45
  4.3 三相VSR滞环SVPWM控制的仿真与分析  45-48
    4.3.1 滞环SVPWM控制仿真模型的搭建  45-47
    4.3.2 滞环SVPWM控制仿真结果与分析  47-48
  4.4 本章小结  48-49
第5章电网不平衡时三相VSR控制策略的研究  49-67
  5.1 三相电网不平衡控制的研究与概述  49
    5.1.1 三相电网不平衡  49
    5.1.2 三相电网不平衡控制研究的意义  49
  5.2 电网不平衡时三相PWM整流器的数学模型  49-52
    5.2.1 电网电压不平衡条件下正序、负序电压描述  49-50
    5.2.2 三相PWM整流器在电网电压不平衡条件下的数学模型  50-52
  5.3 电流控制指令算法  52-54
  5.4 抑制交流侧负序电流的不平衡控制策略的研究  54-59
    5.4.1 抑制交流侧负序电流的不平衡控制策略介绍  54-55
    5.4.2 抑制交流侧负序电流的不平衡控制策略的仿真模型  55-57
    5.4.3 抑制交流侧负序电流的不平衡控制策略的仿真结果分析  57-59
  5.5 基于正、负序旋转坐标系下双电流不平衡控制策略的研究  59-66
    5.5.1 基于正、负序旋转坐标系下双电流不平衡控制策略  59-60
    5.5.2 基于正、负序旋转坐标系下双电流不平衡控制策略的仿真模型  60-62
    5.5.3 基于正、负序旋转坐标系下双电流不平衡控制策略的仿真结果分析  62-66
  5.6 本章小结  66-67
结论  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-74
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果  74

三相电压型PWM整流器控制策略的研究

内容摘要

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