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三相电压型高功率因数整流器的研究

李新  
【摘要】:常规的AC/DC变换电路多采用二极管整流或晶闸管整流,这种整流方式存在以下缺点:输入电流中谐波成分大且功率因数低;直流侧能量无法回馈电网。PWM整流器针对这些不足,应用全控型的功率开关器件(如IGBT)取代了二极管和晶闸管,不仅可实现网侧电流正弦化及功率因数可调,而且可实现能量双向流动,所以对其研究具有重要的实用意义。本文主要研究三相电压型高功率因数整流器及其控制问题,论文的工作主要包括以下内容:论文首先介绍了高功率因数整流器即PWM整流器的国内外研究现状,对数学模型,拓扑结构及控制策略进行总结和分析。其次,分析了三相电压型PWM整流器的工作原理,分别建立了PWM整流器在三相静止坐标系和两相同步旋转坐标系下的数学模型。PWM整流器的控制方法分为间接电流控制和直接电流控制。论文对常用的两种直接控制方式中的双闭环控制策略进行了分析比较,研究表明,在三相同步旋转坐标系下的电流控制方式比三相静止坐标系下电流控制方式具有更好的稳态性能。进一步,在MATLAB/SIMULINK环境下搭建三相电压型PWM整流器在同步旋转坐标系下的系统模型,进行控制器的仿真研究。实验表明,设计的三相电压型PWM整流器实现了输入电流正弦、单位功率因数、直流电压输出稳定、能量双向流动等控制目标。最后,在仿真实验基础上,结合工程实际,设计了三相高功率因数PWM整流器控制装置。设计采用TI的DSP处理器作为控制核心,包括电压、电流采集电路,IGBT驱动电路。对电路进行了焊接和初步的调试,取得了满意的结果。


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