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基于电流重构技术的PWM整流器研究

王鹏超  
【摘要】:脉冲宽度调制(PWM)整流器由于具有对电网污染小、能量双向流动、可单位功率因数运行、母线电压可控等众多优点而在电力电子行业得到了广泛应用。三相电压型PWM整流器(Voltage Source PWM Rectifier,VSR)传统控制系统中需要使用多个电流、电压传感器,众多传感器的应用使得系统体积庞大,成本偏高,传感器的故障降低了系统的可靠性。针对上述问题本文提出一种基于交流侧电流重构的三相VSR双闭环控制方案,减少电路系统中传感器的数量,在节约系统成本的同时,提高系统可靠性。首先,在深入分析三相VSR拓扑电路和工作机理的前提下,对空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)技术进行分析并推导出在SVPWM调制过程中网侧电流与直流母线电流的关系,完成基于SVPWM调制的网侧三相交流电流重构;针对各扇区中存在非重构区域的问题,提出了结合坐标变换和直流滤波的重构方案,该重构方案不仅可作为系统的一部分运行,也可作为传统PWM整流器的传感器发生故障时的备用控制方案,降低传感器发生故障造成的影响,提升系统的容错能力。其次,通过对系统原理的研究和电路参数的设计,建立了基于电流重构技术的三相VSR系统Matlab/Simulink仿真模型,对电流重构模块及三相VSR系统开展仿真研究。最后,本文设计了以TMS320F2812数字处理芯片为核心的DSP控制程序,并搭建了基于RT-LAB的半实物实时实验平台,对整套系统进行实验验证。仿真和实验结果都表明,基于坐标变换和直流滤波的电流重构方案可实现网侧三相电流的重构,克服非重构区域的电流畸变问题。该控制系统可在无交流电流传感器的情况下实现系统的单位功率因数运行,能够达到传统有传感器系统的控制性能,具有较强的实用价值。


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1 王鹏超;基于电流重构技术的PWM整流器研究[D];河南理工大学;2016年
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