单相pwm整流器的恒频滞环控制算法研究电力电子与电力传动专业论文.docxVIP

西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： 西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： 一、针对单相两电平PWM整流器，研究了两种传统DQ电流解耦控制原理，分 析了基于滞环开关表控制和基于PI控制器控制的DQ电流解耦控制性能，给出了滞环 开关表和PI控制器的优缺点；基于滞环控制器和空间矢量调制算法，提出了一种恒频 滞环DQ电流解耦控制算法 二、分析了三相瞬时功率理论原理，引入单相瞬时功率计算理论；针对单相两电 平PWM整流器的传统滞环开关表直接功率控制和基于PI控制器直接控制的优缺点， 提出了一种恒频滞环直接功率控制算法，兼顾了滞环比较器的动态响应速度快和开关 频率固定的优点。 三、搭建了基于TMS320F28335为控制器的单相两电平PWM整流器小功率实验 平台，通过MATLAB／Simulink计算机仿真验证与小功率实验平台实验，验证了本文所 提出的控制算法的有效性和正确性。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。 本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 学位论文作者签名： 未艘 日期：7o／t；。上，罗 ， 万方数据 西南交通大学硕士研究生学位论文 西南交通大学硕士研究生学位论文 第l页 捅 要 单相PWM(Pluse width modulation)整流器以其具有高功率因数、谐波含量低和能量 可双向流动等特点，已广泛应用于铁路电力牵引和新能源发电等领域。PWM整流器的 性能主要由其控制策略决定，因此对其控制算法展开研究具有重要的理论意义和现实 意义。本文主要内容对单相两电平PWM整流器的DQ直接电流解耦控制和直接功率 控制策略进行全面深入的研究。具体研究内容如下： 针对单相两电平PWM整流器拓扑，首先分析了其工作原理，通过定义等效开关 函数，建立其等效数学模型。然后分析了常用的瞬态电流控制算法工作原理，并对目 前应用较多载波脉宽调带I(CBPWM)和空间矢量调制(SVPWM)算法的实现原理进行 了详细的分析。 根据DQ直接电流解耦控制的特点，推导了单相PWM整流器网侧电流DQ解耦分 量的计算方法。针对传统基于滞环矢量开关表DQ电流解耦控制算法的系统结构简单、 动态响应性能快，但开关频率不固定、电流谐波含量大的特点和基于PI控制器的DQ 电流解耦控制算法的稳态性能好、开关频率固定但PI控制器参数设计复杂的特点，提 出了一种恒频滞环DQ电流解耦控制算法。该算法兼顾了以上两种算法的优点，并分 别对这三种DQ电流解耦控制算法进行了计算机仿真分析和对比验证。 基于三相瞬时功率理论，给出了单相瞬时功率的计算方法，推导和建立了单相 PWM整流器的功率数学模型。针对传统基于滞环开关表直接功率控制算法的系统结构 简单、动态响应性能快但开关频率不固定、电流谐波含量大的特点和基于PI控制器的 直接功率控制算法的稳态性能好、开关频率固定但PI控制器参数设计复杂的特点，提 出了一种恒频滞环直接功率控制算法，并完成了该算法的计算机仿真分析和验证。该 算法保留了滞环比较器的快速动态响应性能，同时采用了SVPWM算法固定了开关频 率。 本文为了验证上述算法的有效性和可行性，搭建了小功率单相两电平PWM整流 器实验平台，给出了相应的硬件和软件设计方法，并对上述算法进行了实验测试和验 证。 关键词： 单相脉冲整流器；DQ电流解耦控制；直接功率控制；滞环比较器；PI控制 器；恒频滞环 万方数据 西南交通大学硕士研究生学位论文 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1I页 Abstract Single phase pulse width modulation(PWM)converters have been widely used in railway locomotive traction drive system，resident renewable generation system and SO which can achieve these advatages：high power factor,low current harmonics distortion and bidirectional energy flow．The performance of PWM converter is mainly determined by its control strategies，thus researches its control algorithm ha