三相电压型大功率PWM整流器研究和系统设计

近年来,随着电力电子器件的发展和现代控制理论的应用,PWM整流器因具有交流侧可单位功率因数运行,能量可以双向流动等优点,而成为电力电子领域的研究热点,并且在风力并网发电,有源电力滤波方面得到了大力的应用。 本文以三相电压型PWM整流器为研究对象,在广泛研究了PWM整流器的研究热点和应用现状上,建立了基于开关函数的数学模型,深入分析了三相电压型PWM整流器的换流过程和工作原理。在对比了PWM整流器现行的各种控制策略优缺点后,采用直接电流控制策略,在MATLAB中建立了基于直接电流控制策略的PWM整流器仿真模型,通过仿真,分析了PWM整流器中电感,电容参数变化,负载变化时对系统性能的影响,提出一种PWM整流器交流侧电感计算方法。 针对传统直接电流控制策略中PWM整流器交流侧电流总谐波畸变率大等问题,提出基于参数自整定模糊PI控制算法,来代替直流电流控制中普通的PI控制器。针对PWM整流器的直流电压超调量大,过渡时间较长等问题,将滑模变结构控制理论应用于PWM整流器中,建立了基于PWM整流器传递函数的电压外环滑模控制器,在MATLAB/simulink中验证了上述改进措施的正确性。 最后,本文完成了以TMS320F2812DSP为核心的PWM整流器系统设计。完成主电路参数的计算,开关管的选型,完成了PWM整流器交流侧电压电流,直流侧电压检测电路设计以及驱动电路设计,对PWM整流器软件设计进行概要介绍。