單位功率因數(shù)整流器仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.79萬字
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摘 要
隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)電能的需求量在不斷的增加，因此對(duì)電網(wǎng)的質(zhì)量有更加高的要求。在以前的電網(wǎng)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(wǎng)中帶來了大量的諧波污染，因而對(duì)電網(wǎng)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(shù)、直流電壓輸出更加穩(wěn)定，并具有良好的動(dòng)態(tài)性能也可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流功。所以，PWM整流器會(huì)成為當(dāng)今電力電子領(lǐng)域研究的課題之一。
PWM整流器通過不同的直流儲(chǔ)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(jié)構(gòu)簡單、損耗低、控制方便等的優(yōu)點(diǎn)，一直成為PWM整流器研究的重點(diǎn)。這里主要以電壓型PWM整流器作為研究對(duì)象，首先分析研究了PWM整流器的原理和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)其在ABC靜止坐標(biāo)系和d．q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型，建立數(shù)學(xué)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(jù)。
本文首先對(duì)三相電壓型PWM整流器的工作原理進(jìn)行比較詳細(xì)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(shù)電壓型PWM整流器的整流方式，建立了整流器在ɑbc坐標(biāo)系以及在坐標(biāo)系、dq坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型。
最后，提出了PWM整流器的電壓空間矢量控制，并詳細(xì)的分析其具體實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)行了基于 MATLAB中的simulink的仿真研究，仿真結(jié)果表明該控制方法的可行性。

關(guān)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(shù)研究方向 2
1.3論文主要內(nèi)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(shù)學(xué)模型 8
2.2.1三相電壓型PWM整流器在靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型 8
2.2.2三相電壓型PWM整流器的dq數(shù)學(xué)模型 10
第三章 三相電壓型PWM控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14
3.1系統(tǒng)雙閉環(huán)設(shè)計(jì) 14
3.1.1電流內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15
3.1.2電壓外環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16
3.2數(shù)字PI調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 18
3.3三相電壓型PWM交流側(cè)電感的設(shè)計(jì) 20
3.3.1穩(wěn)態(tài)條件下電感的設(shè)計(jì) 20
3.3.2動(dòng)態(tài)跟蹤條件下的電感設(shè)計(jì) 22
3.4三相電壓型PWM直流側(cè)電容設(shè)計(jì) 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(shí)間的計(jì)算 30
4.4空間電壓矢量過調(diào)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(jì)算X、Y、Z的仿真模塊 37
5.2.3計(jì)算不同扇區(qū)的T1和T2仿真模塊 38
5.2.4計(jì)算切換點(diǎn)TCM1、TCM2、TCM3 38
5.3三相電壓型PWM整流器仿真結(jié)果分析 39
5.3.1整流工況時(shí)的仿真波形 40
第六章 總結(jié) 43
致謝 44
參考文獻(xiàn) 45