基于dsp三电平三相高功率因数整流器的研究和设计

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1、硕士学位论文摘要多电平PWM整流器凭借其对开关器件耐压要求低，且在同等开关频率下的谐波含量远小于两电平整流器谐波含量等优势，成为了电力电子装置在高压大功率应用场合的研究热点。针对中点箝位式三电平变流拓扑存在的功率器件多、可能导致桥臂直通等不足的问题，从安全和经济角度出发，本文以三相三开关三电平(VIENNA)整流器为研究对象，从拓扑结构、工作原理、控制算法等方面展开较为深入的研究，通过仿真和试验验证了VIENNA整流器可使用较少的开关器件实现装置的单位功率因数运行。论文首先分析了VIENNA拓扑的不同工作状态，在由数学模型下通过引进

2、电流前馈实现了对电流的解耦控制，由此建立了基于PI调节的双闭环控制结构框图。深入研究三电平空间电压矢量调锘IJ(SVPWM)算法，并在此基础上对其进行改进，完成了三电平空间参考矢量合成向两电平空间矢量合成的变换，简化矢量合成的复杂度，便于实现数字控制，并通过仿真验证了该方法的正确性。针对三电平拓扑电路固有的直流电压中点不稳定问题，本文在分析各合成矢量对中点电位不同影响的基础上，引进了基于调节因子的中点电位控制策略。该方法利用短电压矢量对中点电位的互补影响，动态调整短电压矢量的作用时间，以保持中点电位平衡，通过仿真验证了该策略在中点电

3、位控制方面的有效性。在以上工作的基础上完成了三相VIENNA整流器功率主回路和基于浮点型DSP数字控制系统的设计，给出了简化三电平空间电压矢量合成算法的程序流程图，并设计了一台20KW试验样机。试验结果和波形表明：VIENNA整流器在基于简化SVPWM算法的双闭环控制策略下，具有谐波含量低、功率因数高、动稳态性能良好的特点，且在抑制中点电位波动方面体现出较大的优越性。关键词：三电平；功率因数；整流器；SVPWM；中点平衡基于DSP的三电平三相高功率因数整流器的研究与设计AbstractMulti-levelPWMrectifierw

4、iththeadvantagesofitslowvoltageintheswitchingdevicerequirementsandtheharmoniccontentinthesameswitchingfrequencymuchsmallerthanthetwo-levelrectifiercontent，hasbecomeapowerelectronicdevicesinthehigh—voltagehigh-powerapplicationsresearchfocus．Accordingtotheneutralpointcla

5、mpedthree-levelconvertertopologyhavingmanypowerdevicesandleadingtothebridgearmstraighteasily，etc．Fromasecurityandeconomicpointofview,thispaperstudiesthree-·phasethree·-switchthree··level(VIENNA)rectifierastheobjectwithallin—depthintroductionintermsoftopology,operatingp

6、rinciple，controlalgorithms．SimulationandexperimentverifythatVIENNArectifiercanrunontheunitpowerfactorwithlesspowerdevices．ThispaperfirstanalyzestheVIENNAtopologies，andthenachievesthedecouplingcurrentcontrolthroughtheintroductionofcurrentfedinthedqstatemathematicalmodel

7、，whichestablishedthedualclosed·loopcontrolblockdiagrambasedonPIregulators．Thispapergivesain-depthstudyofthree—levelspacevectormodulation(SVPWM)algorithm，andonthisbasistoimproveitandcompletethetransformofthree—levelspacevectorsynthesistotwo—levelspacevectorsynthesis，whi

8、chgreatlysimplifythevectorsynthesisofcomplexandeasilytorealizethedigitalcontr01．Atlastitverifiesthevalidityofthemetho