基于DSP的直接功率控制系统硬件设毕业设计计

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1、江西理工大学2012届本科生毕业设计(论文)目录第一章　绪论11.1PWM整流器控制研究现状及趋势11.1.1PWM整流器系统控制策略的研究21.1.2非线性控制策略分析31.2电压型PWM整流器性能指标3第二章电压型PWM整流器的原理及基本控制策略62.1电压型PWM整流器主电路拓补结构62.2电压型PWM整流器工作原理72.3电压型PWM整流器数学模型的建立92.3.1考虑各种因素时的电压型PWM整流器等效电路102.3.2电源不平衡时电压型PWM整流器数学模型112.3.3两相旋转坐标系dq下的数学模型122.4PWM整流器空间矢量算法142.5电压型PWM整流器直接功率控制

2、152.5.1功率理论162.5.2电压型PWM整流器电压定向直接功率控制16第三章硬件平台搭建203.1主电路硬件设计213.1.1主功率开关器件的选择213.1.2交流侧电感的选择2357江西理工大学2012届本科生毕业设计(论文)3.1.3.直流侧电容选择243.2控制电路硬件设计263.2.1控制模块处理器的选择263.2.2事件管理器模块273.2.3信号检测电路323.2.4数字采样调理电路353.2.5驱动及保护电路38第四章系统软件设计404.1主程序模块设计404.2通用定时器中断程序434.3A/D转换软件模块454.4直流电压检测模块474.5交流电压检测模块

3、484.6电流检测模块494.7直接功率控制算法50第五章结论52参考文献53致谢5457江西理工大学2012届本科生毕业设计(论文)第一章　绪论进入20世纪90年代以后，PWM整流器一直是研究的热点。对PWM整流器相关的应用领域的研究也越来越多，在有源滤波、超导储能、交流传动、高压直流输电及统一潮流控制等方面的应用，使PWM整流器进入了越来越多的应用阶段。而这些应用领域的研究，又促进了PWM整流器及其控制技术的进步和完善。在小功率应用方面，PWM整流器主要用于通讯电源、家用电器等，其功率因数近似为l，而且系统效率在90％以上。许继电源公司在引入东芝技术基础上，开发出POWERST

4、AR系列UPSI输入功率因数大于0.97，电流失真率小于2．5％，稳压精度小于1．5％，功率等级可以做到100kVA。在中等功率应用方面，PWM整流器主要用于传动领域，即可以实现输入侧高功率因数、减少直流电压波动，又可以使得能量回馈给电网。例如国外富士公司生产的RHC系列双PWM交流传动系统，输入侧功率因数近似为1，可以高效率地进行能量再生。ABB公司生产四象限运行的交流调速系统，如ACS611／ACS617(容量在1.5KW-1.12MW)。在大功率应用方面，PWM整流器主要应用于灵活交流输电(FACTS)，如有源滤波器(APF)等，以及轻型直流输电(LHVDC)方面。但是由于P

5、WM整流器的成本较高，控制过程较为复杂，限制了其推广应用的范围。目前，三电平PWM整流器的研究也进入了新的阶段，主要应用于高压大功率场合，与两电平整流器相比，其输入电流畸变率低，且每只元件承受的电压较低。因此，三电平PWM整流器日益成为新的研究热点。在交流网侧，使用功率二极管或晶闸管实现不控整流和可控整流（相控整流）的整流器，电流波形畸变给电网注入了大量的谐波及无功功率，造成了严重的电网“污染”；对于可控整流器，在深控时存在功率因数低、直流电压波动等问题，制约了整流器在工业中的应用。近年来开始对电压型PWM整流器进行了研究，电压型PWM整流器具有交流侧交流电流低谐波、单位功率因数、

6、能量双向流动及恒定直流电压控制等优点，日益引起人们的关注。由于电压型PWM整流器具有上述优点，现已开始应用于单位功率因数整流、工业直流电源、交流传动等工业领域中。1.1PWM整流器控制研究现状及趋势为了使电压型PWM整流器网侧呈现受控电流源特性，其网侧电流控制策略的研究显得十分重要。在PWM整流器技术发展过程中，电压型PWM整流器网侧电流控制策略主要分成两类:一类是由J.W.Dixon提出的间接电流控制策略;另一类就是目前占主导地位的直接电流控制策略。间接电流控制实际上就是所谓的“幅相”57江西理工大学2012届本科生毕业设计(论文)电流控制，即通过控制电压型PWM整流器的交流侧电

7、压基波幅值、相位，进而间接控制其网侧电流。由于间接电流控制的网侧电流动态响应慢，且对系统参数变化灵敏，因此这种控制策略己经逐步被直接电流控制策略取代。直接电流控制以其快速的电流响应和鲁棒性受到了重视，出现了不同的控制方案，主要包括以固定开关频率且采用电网电动势前馈的SPWM控制，以及滞环电流控制。为了提高电压利用率并降低损耗，基于空间矢量的PWM控制在电压型PWM整流器中取得了广泛的应用，并提出了多种方案。目前电压型PWM整流器网侧电流控制已开始将固定开关频率、滞环及