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适用专业：电力电子与电力传动
适用年级：大学
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论文编号：103279
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毕业设计 高功率因数PWM变换器及其数字控制,共134页
摘要
消除电网谐波污染、提高功率因数是电力电子领域研究的重大课题。本文研究高功率因数可逆PWM(Pulse Width Modulation)变换器及其控制策略，以三相两电平电压型可逆PWM 变换器及二极管箝位型三电平(Three-level， TL)可逆PWM 变换器作为研究对象。 对三相两电平电压型PWM 变换器和三电平电压型PWM 变换器均采用电压空间矢量 PWM(Space Vector PWM, SVPWM)调制方法，以获得网侧低电流谐波，提高直流侧电压利用率。 分析和研究了两电平三相电压型 PWM 变换器的工作原理及其控制策略。研究了空间矢量算法，提出了一种预分解矩阵的快速算法，避免了非线性算法，节省了DSP(Digital Signal Processor)的资源；在两相静止坐标系下，研究了两电平三相 PWM 变换器的预测电流控制，将预测电流控制算法和预分解 SVPWM算法相结合，实现了 DSP全数字控制的高频调制和快速控制，这对提高功率密度和减小整机体积重量有重要意义；在两相静止坐标下控制量是正弦的，系统是有静差的，直流侧电压也是有纹波的，故文中进而在同步旋转坐标系下研究了无电网电压控制策略，并提出了基于无电网电压传感器的一种新的控制算法。研究了三电平三相电压型 PWM 变换器工作原理和数学模型，研究了三电平空间矢量的调制方法，将两电平预分解矩阵快速算法推广到三电平SVPWM，实现了三电平 SVPWM 的线性运算，提高了程序运行效率和工作矢量作用时间的精度；研究了三电平三相 PWM 变换器中点(Neutral Point, NP)电位平衡控制方法，提出了无电流传感器滞环控制策略，实现了中点电位平衡；提出了基于模糊控制的控制因子法，将之与SVPWM相融合，实现了冗余小矢量作用时间的智能选择，尽一步改善了中点电位在静态和动态状态下的平衡特性。 借鉴交流电机矢量控制策略，实现电流解耦。在同步旋转坐标系下设计三电平三相电压型PWM变换器和两电平三相PWM变换器的双闭环控制控制器。双环调节器都采用经典的 PI 调节器，解耦后的三电平 PWM 变换器和直流电机调速系统相似，因此文中借用直流电机调速系统的控制器设计思想，将变换器的模型作了合理的简化处理，研究了三电平三相 PWM 变换器的工程化设计方法，以缩短三电平变换器的设计及调试周期，避免了控制参数整定的盲目性。
基于整流和逆变运行状态的分析研究，研究了上述 PWM 变换器的可逆运行及转换状态原理和特性。基于电网电压定向矢量控制策略，两种整流器系统的可逆运行基理是一样的，电压调节器的输出正、负状态决定了变换器整流和逆变运行状态。 对上述研究内容进行了仿真和实验。研制了两电平三相 PWM 变换器和三电平三相 PWM 变换器实验样机。基于 TI 公司定点 DSP 芯片 TMS320F2808，实现了 PWM 变换器的全数字控制。仿真和实验验证了所提出控制方法及控制算法的正确性。
关键词：功率变换器，整流器，逆变器，控制，功率因数校正，三电平变换器，空间矢量PWM，数字信号处理器
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- 毕业设计-高功率因数PWM变换器及其数字控制
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发表于 2010-6-9 16:14:25