三相电压型整流器毕业答辩

高功率因数的三相 电压 型整流器的研究答 辩 人： 孙导 师 ：桂2014年 6月 4日Central South University目 录页contents01 选题 与研究内容02 PWM整流器工作原理03 数学建模04 控制策略分析05 电 路参数的 选 取06 仿真分析07 设计总结1、 选题高功率因数整流器背景与意 义PWM整流器具有以下 优 良性能：(1)网 侧电 流近似正弦波(2)网 侧 功率因数控制 (如 单 位功率因数控制 )(3)电 能双向 传输 ，四象限运行(4)较 快的 动态 响 应1、 选题 研究内容(1)整流器功率因数校正 电 路分析；(2)PWM整流器 电 路 结 构与工作原理分析；(3)数学建模与控制系 统设计 ；(4)系 统 仿真与 总结 。本 课题 的研究任 务 有：2、主 电 路工作原理、 PWM整流器工作原理 常用 电 路拓扑图 3常用 单 相和三相 VSR变 流器 结 构(a)单 相半 桥 (b)单 相全 桥 （ C）三相半 桥 2、主 电 路工作原理、 PWM整流器工作原理 单 相 PWM整流 电 路单 相 PWM整流 电 路在 电 网 电压 正半周， 桥 路中由 L、 V2、 VD4、 VDI和 L、 V3、 VDl、 VD4组 成两个升 压斩 波 电 路。在 电 网 电压 的 负 半周， L、 V4、 VD2、 VD3和 L、 V1、 VD3、 VD2组 成两 组 升 压斩 波 电 路。2、 PWM整流器工作原理 三相 VSR原理三相 PWM整流 电 路2、 PWM整流器工作原理 三相 VSR原理开关函数相同，但有不同的 导 通回路。相同的开关函数，根据 电 流的方向不同 则 回路不同。2、 PWM整流器工作原理 三相 VSR原理a相开关函数波形a相 电压 波形直流 输 出 电压 波形a相 电 流波形建模目的建立数学模型是深入分析和研究 PWM整流器的机理和 动 静 态特性的重要方法。本章从低 频 和高 频 的角度 ,分 别 建立了 VSR在三相静止坐 标 系、两相静止坐 标 系、两相旋 转 坐 标 系下面的低 频 模型和高 频 模型 ,为 后 续 研究奠定了理 论 基 础 。高低 频 模型各有其优 缺点，相互 补 充，指 导 仿真与硬件 设计 。坐 标变换ABC静止坐 标 系 静止坐 标 系 dq旋 转 坐 标 系对 基本的三相 换 流器数学模型 进 行坐 标变换 的主要目的是 为 了是模型状 态 方程降 阶 ，使控制器 设计简 化。ACB qd3、数学建模 一般数学模型概述3、数学建模 一般数学模型概述在建立三相 VSR数学模型过程中，一般做以下假设： 电网电动势为三相平衡正弦电动势 ； 电源的 A、 B、 C三相电路的等效电阻均为 R；三相电路的等效电感值均为 L，且线性不考虑饱和。 开关器件皆为理想器件； 为描述 VSR能量的双向传输，三相 VSR其直流侧负载由电阻和直流电动势串连表示； ； 忽略开关死区时间。三相 VSR一般数学模型的建立可采用以下两种形式：(1)采用开关函数描述的一般数学模型。(2)采用占空比描述的一般数学模型。3、数学建模 一般数学模型概述采用开关函数描述的一般数学模型是 对 VSR开关 过 程的精确描述， 较 适合于 VSR的波形仿真。采用开关函数描述的 VSR一般数学模型，当 VSR开关 频 率 远 高于 电 网基波 频 率 时 ， 为简 化 VSR的一般数学描述，可忽略 VSR开关函数描述模型中的高 频 分量，即只考 虑 其中的低 频 分量，从而 获 得采用占空比描述的低 频 数学模型，用于指 导 控制器 设计 。3、数学建模 高 频 数学模型建立三相平衡有：三相 VSR高 频数学模型 ,3、数学建模 高 频 数学模型建立高 频 模型写成矩 阵 形式：3、数学模型 低 频 数学模型的建立三相 VSR低频数学模型 应用傅立叶变换：低频数学模型 ：4、控制策略分析 控制策略介 绍PWM整流 电 路控制基本思想是：通 过 PWM调 制控制功率开关管的通断状 态 ，使 输 入 电 流接近正弦波而消除 电 流 谐 波，且 电 流和 电压 相位可任意控制， 实现 高功率因数。为 了 实现 网 侧 任意功率因数控制，其关 键 技 术问题 是研究网 侧电 流控制策略。高性能的控制策略主要分 为 两大 类 ： 电 流控制和直接功率控制4、控制策略分析 滞 环 控制策略1. 直接 电 流控制 -滞 环 控制4、控制策略分析 SVPWM控制策略2. 直接 电 流控制 -SVPWM控制电 流矢量控制可以直接控制系 统 的有功功率和无功功率，它的核心思想是 对 三相 VSR网 侧电 流的有功、无功分量 进 行独立控制。 这 种控制方法 电 流控制精度 较 高，不 仅 在 稳态时 能 够 精确地跟踪 电 流指令， 实现 无静差，并且 动态 性能也 较 好。但其控制算法比 较 复 杂 。4、控制策略分析 SVPWM控制策略5、 电 路参数的 选 取 主 电 路参数PWM整流器的性能好坏不 仅 与其控制策略有关，还 与其自身 电 路的参数有很重要的关系。 交流 侧电 感的 选择 1、 电 感上 压 降尽可能小 ,一般不大于 电 源 额 定 电压 的 30% 2、交流 侧电 流 总 畸 变 率 THD尽可能小，一般要求低于 5% 3、在一个开关周期内交流 侧电 流的最大超 调 量尽可能小，一般要求小于交流 侧额 定 电 流峰 值 的 10% 4、 满 足瞬 态电 流跟踪要求 5、 电 路参数的 选 取 主 电 路参数直流 侧电 容的 选择 直流 侧电 容的大小既关系到整流器的成本，更关系到在各种 扰动 下直流母 线电压 的 稳 定性， 进 而关系到PWM整流器的抗 负载扰动 性能。 可按典型 2型系 统设计 PI调节 器，同 时 根据 Udc的最大动态 降落允 许值 决定 C的下限 值 。 5、 电 路参数的 选 取 主 电 路参数直流 电压 的 选择 对 三相 VSR，当交流 侧线电压 uab0时 ，其 电 路 结 构可等效 为 要保 证 整流器 输 入端 线电压 不含有与 PWM开关 频 率无关的低次 谐 波，直流 电压 udc必 须 不小于交流 侧线电压 基波uab的最大峰 值 。 设 交流 侧 相 电压 的有效 值为 Up， 则 有|Up|udc 6、仿真分析 滞 环电 流控制6、仿真分析 电压 空 间 矢量（ SVPWM）控制7、 设计总结 总结 与展望论 文内容论 文中的不足及展望传统 整流器功率因数校正PWM整流器系 统 分析PWM整流器控制与仿真1、因 为时间 和 实验 条件有限，本文未 对 三相 VSR的控制系