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《南京航空航天大学》 2008年
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高功率因数可逆PWM变换器及其数字控制研究

方宇  
【摘要】: 消除电网谐波污染、提高功率因数是电力电子领域研究的重大课题。本文研究高功率因数可逆PWM(Pulse Width Modulation)变换器及其控制策略,以三相两电平电压型可逆PWM变换器及二极管箝位型三电平(Three-level,TL)可逆PWM变换器作为研究对象。对三相两电平电压型PWM变换器和三电平电压型PWM变换器均采用电压空间矢量PWM(Space Vector PWM, SVPWM)调制方法,以获得网侧低电流谐波,提高直流侧电压利用率。 分析和研究了两电平三相电压型PWM变换器的工作原理及其控制策略。研究了空间矢量算法,提出了一种预分解矩阵的快速算法,避免了非线性算法,节省了DSP(Digital Signal Processor)的资源;在两相静止坐标系下,研究了两电平三相PWM变换器的预测电流控制,将预测电流控制算法和预分解SVPWM算法相结合,实现了DSP全数字控制的高频调制和快速控制,这对提高功率密度和减小整机体积重量有重要意义;在两相静止坐标下控制量是正弦的,系统是有静差的,直流侧电压也是有纹波的,故文中进而在同步旋转坐标系下研究了无电网电压控制策略,并提出了基于无电网电压传感器的一种新的控制算法。 研究了三电平三相电压型PWM变换器工作原理和数学模型,研究了三电平空间矢量的调制方法,将两电平预分解矩阵快速算法推广到三电平SVPWM,实现了三电平SVPWM的线性运算,提高了程序运行效率和工作矢量作用时间的精度;研究了三电平三相PWM变换器中点(Neutral Point, NP)电位平衡控制方法,提出了无电流传感器滞环控制策略,实现了中点电位平衡;提出了基于模糊控制的控制因子法,将之与SVPWM相融合,实现了冗余小矢量作用时间的智能选择,尽一步改善了中点电位在静态和动态状态下的平衡特性。 借鉴交流电机矢量控制策略,实现电流解耦。在同步旋转坐标系下设计三电平三相电压型PWM变换器和两电平三相PWM变换器的双闭环控制控制器。双环调节器都采用经典的PI调节器,解耦后的三电平PWM变换器和直流电机调速系统相似,因此文中借用直流电机调速系统的控制器设计思想,将变换器的模型作了合理的简化处理,研究了三电平三相PWM变换器的工程化设计方法,以缩短三电平变换器的设计及调试周期,避免了控制参数整定的盲目性。 基于整流和逆变运行状态的分析研究,研究了上述PWM变换器的可逆运行及转换状态原理和特性。基于电网电压定向矢量控制策略,两种整流器系统的可逆运行基理是一样的,电压调节器的输出正、负状态决定了变换器整流和逆变运行状态。 对上述研究内容进行了仿真和实验。研制了两电平三相PWM变换器和三电平三相PWM变换器实验样机。基于TI公司定点DSP芯片TMS320F2808,实现了PWM变换器的全数字控制。仿真和实验验证了所提出控制方法及控制算法的正确性。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TM46

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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2 许军;褚杰;;三电平电压型PWM整流器的研究[J];电力电子技术;2011年11期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 毛鹏;航空应用三相高功率因数整流器研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 罗成汉;船舶电力推进模拟平台的研究[D];武汉理工大学;2013年
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2 朱晓亮;基于电网电压定向三相并网逆变器的研究[D];南京航空航天大学;2010年
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9 王孝东;能量回馈控制系统同步方法研究[D];哈尔滨理工大学;2011年
10 董玉玺;三相电压型整流器的仿真研究[D];重庆大学;2010年
【参考文献】
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10 方宇;裘迅;邢岩;胡育文;;基于预测电流控制的三相高功率因数PWM整流器研究[J];中国电机工程学报;2006年20期
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【共引文献】
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9 王彦全;王海洋;刘继广;;智能化液体给定装置电控系统的分析与设计方案[J];白城师范学院学报;2008年06期
10 王刚;;具有实时语音播报运动木棒长度计量仪的设计[J];白城师范学院学报;2011年03期
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1 胡伟明;;基于STM32纯电动汽车电驱控制研究[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
2 陈秀;刘勇夫;冀晓童;高扬;徐青;王辉;;基于起停式飞剪矢量控制系统的研究[A];2011年河北省冶金信息化自动化年会论文集[C];2011年
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4 朱通;朱熀秋;孙永波;郝晓红;;无轴承永磁薄片电机试验平台及驱动系统设计[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 虞正民;颜文俊;包哲静;;基于损耗模型和模糊搜索的异步电机最优效率控制方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 刘星桥;韩辉;鲍丰亮;;基于霍尔元件的永磁同步直线电机伺服控制系统[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 潘海鹏;冯孝燕;苏良瑶;;基于模糊PID复合前馈控制的电脑横机定位控制系统[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
8 刘星桥;陈功;韩辉;;基于端口受控哈密顿的永磁同步直线电机控制方法研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
9 宋慧峰;解小华;贾晓彦;张爱春;;直流调速系统的新型设计方法的研究与仿真[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
10 王乐勇;;变频驱动型扶梯“共直流母线”节能技术的研究[A];创新沈阳文集(A)[C];2009年
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1 许爱德;开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
2 蔡凯;多电平逆变器通用调制策略和电容电压平衡研究[D];华中科技大学;2010年
3 刘春喜;大容量400Hz中频逆变器拓扑和数字控制技术研究[D];浙江大学;2010年
4 朱建光;六相永磁同步电动机驱动控制系统的研究[D];沈阳工业大学;2010年
5 赵国新;变频电源供电永磁同步电动机几个关键技术研究[D];沈阳工业大学;2011年
6 陈仲伟;基于飞轮储能的柔性功率调节器关键技术研究[D];华中科技大学;2011年
7 覃海涛;交流伺服系统自调整技术研究[D];华中科技大学;2011年
8 蔚兰;分布式并网发电系统低电压穿越问题的若干关键技术研究[D];上海大学;2011年
9 龚宇雷;微电源并网同步检测与定功率输出控制技术研究[D];山东大学;2011年
10 郑征;双PWM变频器及其协调控制技术研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 凌刚;基于DSP+FPGA的永磁同步电动机伺服驱动器研究[D];安徽工程大学;2010年
2 于张喜;立式刨切机机构设计优化[D];山东科技大学;2010年
3 高圆圆;基于FPGA的跑步机变频调速系统的设计研究[D];山东科技大学;2010年
4 翟清震;电流型Z源逆变器主电路控制策略研究[D];山东科技大学;2010年
5 魏光宇;二维转台控制系统[D];长春理工大学;2010年
6 李文博;兆瓦级风机变桨系统研究[D];郑州大学;2010年
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9 张威;多功能助行机器人控制系统设计与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 吴天柱;基于DSP转台伺服控制系统的设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
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1 昌金铭;;国内外光伏发电的新进展[J];中国建设动态(阳光能源);2007年01期
2 区健昌;EMI滤波器和开关电源防护设计[J];安全与电磁兼容;2002年02期
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9 李冬丽,赵跃平,唐石青,朱永权;船舶大容量负载对电力系统的影响[J];船舶工程;2003年06期
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4 陈成功;船电系统中同步发电机的建模与仿真研究[D];上海交通大学;2011年
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【二级引证文献】
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2 华嘉成;苑仁峰;艾芊;刘丽霞;;以光伏为主体的分布式发电系统并网体系结构的研究[J];低压电器;2012年15期
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4 樊轶;韦徵;陈杰;龚春英;;单周期控制VIENNA整流器的研究[J];电力电子技术;2013年02期
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中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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3 丁凯;混合多电平逆变器拓扑及其市制方法研究[D];华中科技大学;2004年
4 陈阿莲;新型多电平逆变器组合拓扑结构和多电平逆变器的容错技术[D];浙江大学;2005年
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4 孙文博;高压电机内反馈数控串级调速系统设计与实现[D];大连理工大学;2002年
5 徐小品;三相PWM整流器的研究[D];浙江大学;2004年
6 方宇;三相PFC及其数字控制[D];南京航空航天大学;2004年
7 孙宜峰;级联型多电平逆变器的均衡控制策略[D];南京航空航天大学;2005年
8 王纪周;单级功率因数校正技术的研究[D];浙江大学;2005年
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6 岳云涛;王聪;;一种新型高功率因数UPS的研究[A];第16届中国过程控制学术年会暨第4届全国故障诊断与安全性学术会议论文集[C];2005年
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8 陈道炼;;单级并联式不间断高功率因数AC/DC变换器研究[A];2006中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要集[C];2006年
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6 王国良 郑朝英;哈尔滨局 “无功优化系统”进入试运行阶段[N];东北电力报;2009年
7 山东照明学会常务副理事长、淄博职业学院 李中诚;电子镇流器基础知识介绍(之四)[N];消费日报;2010年
8 山东 吕承祥 摘译;带PFC功能的电子镇流器IR2166[N];电子报;2005年
9 本报记者 张永法;让细纱机能耗降低7个百分点[N];中国纺织报;2008年
10 田文;温控电源宜慎行[N];中国计算机报;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
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4 徐金榜;三相电压源PWM整流器控制技术研究[D];华中科技大学;2004年
5 毛鹏;航空应用三相高功率因数整流器研究[D];南京航空航天大学;2010年
6 刘秀翀;模块化AC-DC-AC高频电力变换系统控制方法的研究[D];东北大学;2009年
7 宋宏志;无位置传感器开关磁阻电机控制系统研究[D];中国矿业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡振营;新型单周控制三相高功率因数整流器的研究[D];西北工业大学;2003年
2 施三保;单相高功率因数整流器及其控制策略研究[D];武汉理工大学;2006年
3 杨永飞;数字控制航空400Hz三相四线高功率因数PWM整流器研究[D];浙江大学;2011年
4 张书军;可逆功率变流器的研究[D];天津理工大学;2006年
5 卢丹;基于DSP的高功率因数高效变频调速装置的设计与实现[D];沈阳工业大学;2007年
6 高争华;三相高功率因数PWM整流器的设计[D];大连理工大学;2010年
7 张厚升;基于单周期控制的高功率因数整流器的研究[D];西北工业大学;2005年
8 杨桂兰;高功率因数电压型整流器数学模型及控制策略的研究[D];华北电力大学(河北);2008年
9 曲刚;三相PFC在变频器中的应用方法研究[D];华北电力大学;2000年
10 巫庆辉;高功率因数异步电动机变频调速系统[D];辽宁工程技术大学;2003年
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