三相PWM整流系统研究

论文摘要

使用二极管和晶闸管实现的不控和可控整流器,电流波形畸变给电网注入大量谐波和无功功率,造成严重的电网污染。随着电力电子技术的发展,人们开始研究PWM整流技术。电压型PWM整流器具有交流侧电流低谐波、高功率因数、直流电压输出稳定等诸多优点,因此,成为当前电力电子领域研究的热点课题之一。由于PWM整流器具有以上优点,在电力系统有源滤波、无功补偿、潮流控制、太阳能发电以及交直流传动系统等领域,具有越来越广阔的应用前景。本论文对三相PWM整流器进行了研究,主要完成以下工作:首先,对PWM整流器的工作原理做了介绍,给出了三相PWM整流器的拓扑结构,分析了PWM整流器的换流过程,给出了PWM整流器的数学模型,对交流侧电感和直流侧电容进行了设计。其次,对电流滞环控制、电流PI控制、空间电压矢量控制三种控制方法分别进行了介绍、模型搭建和仿真分析。在直流电压的控制中加入分段PI控制,使超调量和稳态误差限制在很小的范围以內。在起动过程中串接入限流电阻,使起动电流限定允许范围以内。最后,在进行了以上三种控制方式仿真后,针对电压空间矢量控制存在的电流误差问题,采用电流超前给定策略和基于旋转坐标系的空间电压矢量控制策略解决了电流误差问题。仿真结果表明,论文所设计的三相电压型PWM整流器实现了高功率因数运行,实现了直流电压的稳定控制,解决了传统意义上的整流电路中存在谐波含量大、功率因数低等问题,具有良好的工程实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景
• 1.2 国内外PWM整流器研究概况
• 1.3 课题研究的主要内容
• 1.4 课题需要达到的性能指标
• 第2章 PWM整流器的工作原理
• 2.1 PWM整流器的工作原理
• 2.2 电压型PWM整流器的主电路拓扑结构
• 2.3 三相电压型PWM整流器的数学模型
• 2.4 三相电压型PWM整流器换流过程的分析
• 2.5 主电路参数设计
• 2.5.1 VSR交流侧电感的设计
• 2.5.2 VSR直流侧电容设计
• 2.6 本章小结
• 第3章 三相电压型PWM整流器的电流滞环控制
• 3.1 电流滞环控制介绍
• 3.2 滞环PWM电流控制仿真
• 3.2.1 主电路模型的搭建
• 3.2.2 滞环PWM电流控制模块搭建
• 3.2.3 电流滞环控制仿真结果
• 3.3 本章小结
• 第4章 三相电压型PWM整流器的电流PI控制
• 4.1 电流PI控制介绍
• 4.2 电流PI控制仿真
• 4.2.1 电流PI控制模块搭建
• 4.2.2 电流PI控制仿真结果
• 4.3 本章小结
• 第5章 三相电压型PWM整流器的矢量控制
• 5.1 空间电压矢量控制介绍
• 5.2 空间电压矢量PWM控制仿真
• 5.2.1 空间电压矢量控制模块搭建
• 5.2.2 空间电压矢量PWM控制仿真结果
• 5.3 给定电流相位超前的空间电压矢量控制仿真
• 5.4 基于旋转坐标系的空间电压矢量控制仿真
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢