單位功率因數整流器仿真系統(tǒng)設計

1.79萬字
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摘 要
隨著現代經濟的快速發(fā)展，人們對電能的需求量在不斷的增加，因此對電網的質量有更加高的要求。在以前的電網中，大家為減少無功含量，通常采用相控或是不控整流電路，但是傳統(tǒng)的整流器給電網中帶來了大量的諧波污染，因而對電網的污染也更加的明顯。三相PWM整流器能夠做到輸入電流正弦、單位功率因數、直流電壓輸出更加穩(wěn)定，并具有良好的動態(tài)性能也可以實現能量的雙向流功。所以，PWM整流器會成為當今電力電子領域研究的課題之一。
PWM整流器通過不同的直流儲能元件可以分為電壓型PWM整流器和電流型PWM整流器。電壓型PWM整流器有結構簡單、損耗低、控制方便等的優(yōu)點，一直成為PWM整流器研究的重點。這里主要以電壓型PWM整流器作為研究對象，首先分析研究了PWM整流器的原理和拓撲結構，并在此基礎上推導其在ABC靜止坐標系和d．q旋轉坐標系中的數學模型，建立數學模型是研究電壓型PWM整流器的有效方法，給控制策略的研究提供了理論依據。
本文首先對三相電壓型PWM整流器的工作原理進行比較詳細的分析，提出了用空間電壓矢量方法分析三相單位功率因數電壓型PWM整流器的整流方式，建立了整流器在ɑbc坐標系以及在坐標系、dq坐標系的數學模型。
最后，提出了PWM整流器的電壓空間矢量控制，并詳細的分析其具體實現，并進行了基于 MATLAB中的simulink的仿真研究，仿真結果表明該控制方法的可行性。

關鍵詞：空間矢量 PWM整流器 MATLAB仿真


Abstract
Along with modern economic fast development,the people have more and more requirement for electricity energy, which makes the pollutant in the net of electricity very severity. The past rectifier has not satisfied the modern need. three-phase PWM rectifiers have been as active research topic in power electronics recently, due to the virtues，such as sinusoidal input currents，unity power factor, steady output voltage, good dynamics and bin-directional energy flow.
According to the difference of direct current energy storage elements，the PWM rectifier is classified into a voltage source PWM rectifier and a current source PWM rectifier．The voltage source PWM rectifier is always a research emphasis due to a series of advantages， such as simple structure，low loss，convenient control，etc．This paper takes voltage PWM rectifier as the study object，analyzes the principle and topological structure of the PWM rectifier，and derives the mathematical model on the basis of the principle，which based on the three．Phase static coordinate system and rotating d-q coordinate system．Establishing the mathematical model is a effective method to study the PWM rectifier and provides the theoretical basis for the study of the control strategy．
Firstly, this Paper analyzes the principle of the BOOST type PWM reversible rectifier in detail, explores space vector method to investigate its inversion ,and establishes the mathematics model in ɑbc coordinate, αβcoordinate, and dq coordinate respectively.
Finally, The simulation is done with simulink in MATLAB and the results verified the correction of controlling solution.

Keyword:space vector PWM rectifier MATLAB simulation


目錄
摘要 I
Abstract III
第一章 緒論 1
1.1課題研究背景及意義 1
1.2 PWM整流器的概述 2
1.2.1 PWM整流器的分類 2
1.2.2 PWM整流控制技術研究方向 2
1.3論文主要內容 3
第二章 三相電壓型PWM整流器原理分析及建模 4
2.1三相電壓型PWM整流器的原理分析 4
2.1.1三相電壓型PWM整流器的拓撲結構及分析 4
2.1.2 PWM整流器的工作原理 6
2.2三相電壓型PWM整流器的數學模型 8
2.2.1三相電壓型PWM整流器在靜止坐標系下的數學模型 8
2.2.2三相電壓型PWM整流器的dq數學模型 10
第三章 三相電壓型PWM控制系統(tǒng)設計 14
3.1系統(tǒng)雙閉環(huán)設計 14
3.1.1電流內環(huán)控制系統(tǒng)設計 15
3.1.2電壓外環(huán)控制系統(tǒng)設計 16
3.2數字PI調節(jié)器設計 18
3.3三相電壓型PWM交流側電感的設計 20
3.3.1穩(wěn)態(tài)條件下電感的設計 20
3.3.2動態(tài)跟蹤條件下的電感設計 22
3.4三相電壓型PWM直流側電容設計 25
第四章 三相電壓型PWM整流器的電壓空間矢量PWM控制 28
4.1空間矢量PWM的基本原理 28
4.2 電壓矢量指令所在扇區(qū)判斷 30
4.3各矢量作用時間的計算 30
4.4空間電壓矢量過調制處理 31
4.5空間電壓矢量的合成 32
第五章 三相電壓型PWM整流器的仿真 35
5.1 MATLAB簡介 35
5.2三相電壓型PWM仿真模型 35
5.2.1扇區(qū)N的確定 36
5.2.2計算X、Y、Z的仿真模塊 37
5.2.3計算不同扇區(qū)的T1和T2仿真模塊 38
5.2.4計算切換點TCM1、TCM2、TCM3 38
5.3三相電壓型PWM整流器仿真結果分析 39
5.3.1整流工況時的仿真波形 40
第六章 總結 43
致謝 44
參考文獻 45