三相pwm整流器工作原理及数学模型研究论文

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1、三相pwm整流器工作原理及数学模型研究毕业论文目录摘要IAbstractII绪论11三相电压源型PWM整流器工作原理及数学模型21.1PWM整流器工作原理21.1.1PWM整流电路基本特性21.1.2PWM整流电路工作原理21.2PWM整流电路基本特性52三相VSR控制策略及控制系统设计72.1VSR的电流控制方法72.1.1间接电流控制和直接电流控制的比较72.1.2三相VSR在dq坐标系下的直接电流控制82.2三相VSR控制系统的设计92.2.1电流内环控制系统设计92.2.2电压外环控制系统设计112.3三相VSR的仿真123硬件设计173.1主电路的设计173.1.1主功率开关器

2、件的选择173.1.2交流侧电感的设计183.1.3直流侧电容的设计193.2基于DSP的控制电路硬件设计203.2.1TMS320F2407芯片的介绍20343.2.2IGBT驱动电路223.2.3信号检测电路234软件设计254.1主程序设计254.2中断服务程序设计254.3直流侧电压检测模块254.4交流侧电压检测模块284.5电流指令计算模块284.6网测电流检测模块29结束语31致谢32参考文献33附录系统结构图341三相电压源型PWM整流器工作原理及数学模型1.1PWM整流器原理1.1.1PWM整流电路基本特性PWM整流器与以往的整流器相比，具有以下的优良性能：(1)网侧电

3、流为正弦波；(2)网侧功率因数可控制(如单位功率因数控制)；(3)电能双向传输：(4)较快的动态控制响应。由于PWM整流器电能可双向传输，当PWM整流器从电网吸收电能时，其运行于整流工作状态；而当PWM整流器向电网传输电能时，其运行于有源逆变状态。所谓单位功率因数是指：当PWM运行于整流状态时，网侧电压、电流同相位(正阻特性)；当PWM运行于有源逆变状态时，其网侧电压、电流反相位(负阻特性)。进一步研究表明，由于PWM整流器其网侧电流及功率因数均可控制，因而可被推广应用于有源电力滤波及无功补偿等其它一些非整流器应用场合。由此可见，PWM整流器实际上是一个其交、直流侧可控，可以在四象限运行

4、的变流装置。图1-1为PWM整流器模型电路，该电路由交流回路、功率开关桥路以及直流回路组成。其中交流回路包括交流电动势以及网侧电感等，直流回路包括负载电阻及负载电动势等；功率开关管整流电路可由电压型或电流型整流电路组成。34图1-1PWM整流器模型电路图当不计功率管损耗时，由交、直流侧功率平衡关系得：式中：、——模型电路交流侧电流、电压；、——模型电路直流侧电流、电压。由上式不难理解：通过对模型电路交流侧的控制，就可以控制其直流侧，反之亦然。以下从模型电路交流侧入手，来分析PWM整流器的运行状态和控制原理。1.1.2PWM整流电路工作原理将普通整流电路中的二极管或晶闸管换成IGBT或MO

5、SFET等自关断器件，并将SPWM技术应用于整流电路，这就形成了PWM整流电路。通过对PWM整流电路的适当控制，不仅可以使输入电流非常接近正弦波，而且还可以使输入电流和电压同相位，功率PWM整流电路由于需要较大的直流储能电感以及交流侧LC滤波环节所导致的电流畸变、振荡等问题，使其结构和控制复杂化，从而制约了它的应用和研究。相比之下，电压型PWM整流电路以其结构简单，较低的损耗等优点，电压型PWM整流电路的成功应用更现实鸭故选择电压型PWM整流电路进行研究。下面分别介绍单相和三相PWM整流电路的拓扑结构和工作原理。34图1-2单相PWM整流电路图1-2为单相全桥PWM整流电路，交流侧电感包

6、含外接电抗器的电感和交流电源内部电感，是电路正常工作所必需的。电阻包含外接电抗器的电阻和交流电源内部电阻。同SPWM逆变电路控制输出电压相类似，可在PWM整流电路的交流输入端AB产生一个正弦调制PWM波，中除含有和开关频率有关的高次谐波外，不含低次谐波成分。由于电感的滤波作用，这些高次谐波电压只会使交流电流产生很小的脉动。如果忽略这种脉动，当正弦信号波的频率和电源频率相同时，为频率与电源频率相同的正弦波。图1-3单相PWM整流电路等效电路PWM整流电路的单相等效电路如图1-3所示，其中为交流电源电压。当一定时，的幅值和相位由中基波分量的幅值及其与的相位差决定。改变中基波分量的幅值和相位，

7、就可以使与同相位。图1-4给出了单相PWM整流电路的相量图，其中以表示电网电压，表示PWM整流电路输出的交流电压，为连接电抗器的电压，为电网内阻的电压；在图1-4a)中，滞后的相角为，与34的相位完全相同，电路工作在整路流状态，且功率因数为1。在图1-4b)中，超前的相角为，与的相位相反，电路工作在逆变状态。这说明PWM整流电路可以实现能量正反两个方向的流动，既可以运行在整流状态，从交流侧向直流侧输送能量；也可以运行在逆变状态，从直