基于三相PWM整流器蓄电池充放电系统的研究与设计

合集下载

三相高功率因数PWM整流器的设计和研究的开题报告

三相高功率因数PWM整流器的设计和研究的开题报告
一、选题背景及意义
随着工业自动化和电力质量的要求不断提高，三相高功率因数PWM整流器成为了电气控制领域研究的热点之一。

它能够通过调节控制器输出的PWM信号来实现整流器电流的精确控制和调节，从而达到提高功率因数、减小谐波、改善电网质量等功效。

本课题的研究目的是设计一种三相高功率因数PWM整流器，以实现对电气系统中的电能转换和电网质量的优化控制，提高电网的可靠性和稳定性，同时减少能源的浪费，
从而为电气控制领域的可持续发展作出贡献。

二、研究内容和方法
本课题的研究内容主要包括：三相高功率因数PWM整流器的电路设计、电源电路设计、控制策略设计等方面。

具体来说，主要包括以下几个方面：
1.研究PWM技术的原理和应用，设计三相全桥电路和LC滤波器电路；
2.研究电源电路选型和设计，选择合适的电源装置，保证整流器的工作稳定性；
3.设计控制系统策略，建立三相电流控制模型和电路模型，设计控制器的参数；
4.使用Matlab/Simulink等软件对整流器进行仿真分析，验证设计的正确性和可
靠性。

三、预期成果与意义
预计通过本课题研究可以设计出一种稳定可靠的三相高功率因数PWM整流器，并基于图形化软件进行模拟和仿真，以验证其性能的正确性和可靠性。

这将为电气控
制领域中的电气转换技术提供新的解决方案，并为解决电能浪费和改善电网质量问题
提供新途径。

同时，本研究的成果还将对电能转换技术、电力电子技术、控制理论等
领域的发展起到积极作用，对提高国家科技水平和推动电气控制领域可持续发展具有
重要的意义和价值。

蓄电池充放电装置用三相PWM整流器的研究

第ｌ卷第３期１
２００８年３月
奄涤．石Ｊ技日
ＰＯＷＥＲＳＰＹＥＣＵＰＬＩＨＮＯＯＧＩＳＡＮＤＰＣＩＬＥＡＰＵＡＴＯＮＳ
Ｖｌ１Ｎｏ３ｏ＿．１Ｍａｃ０８ｒｈ２０
蓄电池充放电装置用三相ＰＷＭ整流器的研究
电装置。它的优点在于：（）１实现了网侧电流正弦化及单位功率因数；
（）ｗＭ整流器可实现能量的双向传递，２Ｐ即方便地同时实现了蓄电池的充电和放电功能；
（）电时直接把电能对电网污染程度。传统的相控整流充放电装置
不仅网侧功率因数低，动态反映慢，而且一般分开
充电机与放电机，其中采用假象负载的放电耗能严重。少数采用晶闸管的放电装置虽然可以实现有源逆变馈能放电，但对电网污染还是比较大。为
（ｅｉｇｉｏｎｎｖｒｉ，Ｂｉｎ１０４，ＣｉａＢｉｎａｔｇＵｉｅｓｙｊＪｏｔｅｉｇ００４ｊｈｎ）
ＡｂｔａｔＡｏｅｅｉｅｉｐｏｏｅｉｈｃｎｂｓｄｉｈｒｉｇｄｓｈｇｎｆｂｔｒ、ｍｉｇａｈｈｅ — ｈｓｓｒｃ：ｎｖｌｄｖｃｓｒｐｓｄｗｈｃａｅｕｅｎｃａｇｎ — ｉｃａｉｇｏａｔｙＡｉｎｔｅｔｒｅｐａｅｒｅｔ
中图分类号：Ｍ６Ｔ４
文献标识码：Ａ
文章编号：２９２１（０８０ —０４００１— ７３２０）３０１—４

三相电压型PWM整流器控制策略及应用研究

三相电压型PWM整流器控制策略及应用研究一、概述随着电力电子技术的快速发展，三相电压型PWM（脉冲宽度调制）整流器作为一种高效、可靠的电能转换装置，在电力系统中得到了广泛应用。

其不仅能够实现AC（交流）到DC（直流）的高效转换，还具有功率因数高、谐波污染小等优点，对于改善电网质量、提高能源利用效率具有重要意义。

对三相电压型PWM整流器的控制策略及应用进行深入研究，对于推动电力电子技术的发展和电力系统的优化升级具有重要意义。

三相电压型PWM整流器的控制策略是实现其高效稳定运行的关键。

目前，常用的控制策略包括基于电压矢量控制的直接电流控制、基于空间矢量脉宽调制的间接电流控制等。

这些控制策略各有优缺点，适用于不同的应用场景。

需要根据实际应用需求，选择合适的控制策略，并进行相应的优化和改进。

在实际应用中，三相电压型PWM整流器被广泛应用于风力发电、太阳能发电、电动汽车充电站等领域。

在这些领域中，整流器的稳定性和效率对于保证整个系统的正常运行和提高能源利用效率具有至关重要的作用。

对三相电压型PWM整流器的控制策略及应用进行研究，不仅有助于推动电力电子技术的发展，还有助于提高能源利用效率、促进可再生能源的发展和应用。

本文将对三相电压型PWM整流器的控制策略及应用进行深入研究。

介绍三相电压型PWM整流器的基本原理和常用控制策略分析不同控制策略的优缺点及适用场景结合实际应用案例，探讨三相电压型PWM整流器的优化改进方法和发展趋势。

通过本文的研究，旨在为三相电压型PWM整流器的设计、优化和应用提供理论支持和实践指导。

1. 研究背景与意义随着全球能源危机和环境污染问题日益严重，可再生能源的利用与开发已成为世界各国关注的焦点。

作为清洁、可再生的能源形式，电能在现代社会中发挥着至关重要的作用。

传统的电能转换和利用方式存在能量转换效率低、谐波污染严重等问题，严重影响了电力系统的稳定性和电能质量。

研究高效、环保的电能转换技术具有重要意义。

三相高功率因数PWM整流器的研究与设计的开题报告

三相高功率因数PWM整流器的研究与设计的开题报告一、选题背景随着现代工业的不断发展和电力电子技术的不断更新，对电力质量的要求也越来越高。

同时，为了提高电网的效率和稳定性，降低能源的消耗，高功率因数已成为电力电子技术技术发展的趋势和研究热点。

因此，本文选取了三相高功率因数PWM整流器作为研究对象。

二、选题意义三相高功率因数PWM整流器在电力电子应用中占有重要地位。

其具有高效率、稳定性好、工作可靠等优点，可广泛应用于交流电机驱动、电力质量改善、太阳能光伏系统、风能转换系统、直流电源等领域。

因此，研究三相高功率因数PWM整流器对于提高电力电子领域的科研水平、推动技术的发展以及推动经济的发展都具有十分重要的意义。

三、研究目标本文旨在研究设计一种高功率因数的三相PWM整流器，通过分析控制器结构和控制算法的优化，实现对输入电源的功率因数的修正，达到提高电网的效率和稳定性的目的。

同时，在电路拓扑结构的选择、开关管的选取、磁功率变换器（PFC）的参数设计以及控制策略的实现上做出一定的创新。

四、研究内容1. 三相高功率因数PWM整流器的原理分析与建模2. 电路拓扑结构的选择与优化3. 整流器开关管的选取及参数设计4. 磁功率变换器（PFC）的参数设计5. 控制策略的设计与实现五、研究方法本文将采用以下研究方法：1. 理论分析法：对三相高功率因数PWM整流器进行原理分析、数学建模，探讨其工作原理和控制策略。

2. 实验验证法：利用MATLAB/Simulink软件进行电路仿真，并在硬件实验平台上进行实际测试和验证。

六、预期成果完成本文的研究后，我们将得到一个成熟的高功率因数三相PWM整流器的设计方案，并在实际电路中实现其控制策略，在理论与实验模拟上均能得到理想的结果，预计可提高电网的效率和稳定性，促进工业、航空航天、船舶、交通、节能等领域的发展。

三相电压型大功率PWM整流器研究和系统设计

三相电压型大功率PWM整流器研究和系统设计近年来，随着电力电子器件的发展和现代控制理论的应用，PWM整流器因具有交流侧可单位功率因数运行，能量可以双向流动等优点，而成为电力电子领域的研究热点，并且在风力并网发电，有源电力滤波方面得到了大力的应用。

本文以三相电压型PWM整流器为研究对象，在广泛研究了PWM整流器的研究热点和应用现状上，建立了基于开关函数的数学模型，深入分析了三相电压型PWM整流器的换流过程和工作原理。

在对比了PWM整流器现行的各种控制策略优缺点后，采用直接电流控制策略，在MATLAB中建立了基于直接电流控制策略的PWM整流器仿真模型，通过仿真，分析了PWM整流器中电感，电容参数变化，负载变化时对系统性能的影响，提出一种PWM整流器交流侧电感计算方法。

针对传统直接电流控制策略中PWM整流器交流侧电流总谐波畸变率大等问题，提出基于参数自整定模糊PI控制算法，来代替直流电流控制中普通的PI 控制器。

针对PWM整流器的直流电压超调量大，过渡时间较长等问题，将滑模变结构控制理论应用于PWM整流器中，建立了基于PWM整流器传递函数的电压外环滑模控制器，在N砂汀LAB/simuhnk中验证了上述改进措施的正确性。

最后，本文完成了以TMS32OF2812DSP为核心的PWM整流器系统设计。

完成主电路参数的计算，开关管的选型，完成了PWM整流器交流侧电压电流，直流侧电压检测电路设计以及驱动电路设计对PWM整流器软件设计进行概要介绍。

关键词PWM整流器，模糊控制，电感参数计算，滑模控制AB5TRACT AsthedevelopmentofPowerelectroniedevieesandmodemeontroltheory，Three PhaseV oltage SourcePWMReetifier(VSR)15widelyused. It15usefulinindustrialaPPlieationssuchasactivePowerfiiter，variable sPeeddrives.Three 一PhaseVSR15capableofbi一direetionalPowerflow，unityPowerfaetoroPerationandinPutcurrentwithlowhannonicCofltCllt.InthisPaper，theThree一PhaseVSRMathematiesmodebasedonswitehingfunctionareseParatelysetteduPinthree一Phasestationaryeoordinateandtwo一Phasesynehronouslyrotatingcoordinate，anddireetcurrenteontrolschemeforthree一PhaseVSR15studiedandsimulated.Fromtheresultsofsimulation，thisPaPeranalysisedThree一PhaseVSRdynamicPerformaneeandrobustnesswhenitsinduetance，caPaeitaneeandloadareehanged，thenanewmethodaboutinductanceealculateinghasbeenProPosed.ConsideringhighhannoniecontenteharaeteristicoftheinPuteurrent，afuzZylogiceurrentregulatorbaseondeePlyanalyzingtheadvantagesoffuzZyPleontrolwasProPosed.ThefuzZylogiceurrentregulator15usedtoredueetheTHDofinPutcurrentsandaccommodationtimeofvoltage.InordertoimProvetherobustnessanddynamieresPonseofoutPutvoltage，anewsliding一modevoltageconirolregulatoralgorithm basedontransferfunctionwasProPosed.TheabovetwomethodshasbeenstudiedbysimulationinMATLABsoftwareandeomParedwithPlcontrol.SimulationresultsinN LAB/simulinkshowtheadvantagesoftwoProposedmethods.AtthelastofthisPaper，aresolvingstrategybasedonTMS320F281215ProPosed，ineludingthePowersystemdesignandthecontrolsystemdesign.KEYWORDSPwmreetifier，fuzZy一Pid，silding一modeeontrol目录摘要........……，…，，....................................……!ABS丁RACT (11)第一章绪论................，. (1)1.1课题的背景和研究意义 (1)1.2国内外发展水平和动向................， (2)1.2.1交流侧电流控制策略 (2)1.2.2无传感器控制................................， (4)1.2.3主电路的拓扑结构 (4)1.2.4智能控制在PWM整流器中的应用 (5)1.3本课题研究的主要内容 (5)第二章PWM整流器的运行基本原理..........................， (7)2.1PWM整流器的数学模型 (7)2.2PWM整流器运行的基本原理.............................，.. (9)2.2.1PWM整流器四象限运行的原理 (9)2.2.2直接电流控制基本原理......................……，................................. n2.2.3SVPWM技术在PWM整流器的应用 (16)2.3不同LC参数对系统性能的影响 (20)2.3.1仿真模型的建立 (20)2.3.2交流电感对系统性能的影响 (24)2.3.3直流电容对系统性能影响 (26)2.3.4负载变化对系统性能的影响 (27)2.4本章小结 (28)第三章改善PWM整流器的性能研究 (29)3.1改善PWM整流器性能的两种途径 (29)3.2电流内环的模糊PI控制 (29)3.2.1选择模糊PI控制算法的原因 (29)3.2.2模糊控制的基本原理 (29)3.2.3电流内环模糊自适应PI控制器的设计..............................................……303.2.4PWM整流器的电流内环模糊PI仿真...............................................……333.3PWM整流器的滑模变结构控制.....................................................................363，3.1选择滑模控制的原因及其在PWM整流器上的应用现状 (36)3.3.2滑模变结构控制基本原理...................................................................……373.3.3滑模控制的抖振问题..........................................................................……403.3.4PWM整流器电压环的滑模控制器设计.............................................……413.3.5减弱PWM整流器滑模控制抖振措施 (44)3.4本章小结......................................................................................................， (45)第四章PWM整流器的系统设计.......................，.. (47)4.1主电路参数设计 (47)4.1.1开关管参数选择.........................................................................， (47)4.1.2开关管缓冲电路设计....................................................................， (48)4.1.3交流侧电感直流侧电容设计...............................................................……494.2控制电路设计.............，..............................................................，.. (49)4.2.1DSP上电模块.......................................................................................……494.2.2交流电压直流电压检测模块...............................................................……504.2.3交流电流检测模块......................................................................……，.……534.2.4驱动电路..............................................................................................……544.2.5同步信号检测电路...........................................................，. (57)4.2.6散热系统..............................................................................................……574.3软件设计概述 (57)4.3.1主程序模块...........................................................................................……574.3.2外部中断程序......................................................................................……584.3.3Tl中断程序模块..................................................................................……594.4本章小结 (59)结论与展望 (60)参考文献.........，...，.. (62)附录 1.......................................................，.. (66)致谢................................，....................， (69)攻读硕士学位期间发表的论文..................................……70中南大学硕士学位论文第一章绪论第一章绪论课题的背景和研究意义能源是国民经济飞速发展的重要因素，如何合理开发和高效利用能源是大力提倡低碳经济的今天迫切需要解决的问题。

三相电压型PWM整流器控制系统设计方法的研究_丁奇

0 引言
三相电压型 PWM 整流器由于能够提供稳定的直流电压，实现网侧单位功率因数以及电能的双向传输，并且结构简单、损耗低、控制方便，成为 PWM 整流器研究的重点。三相电压型 PWM 整流器的控制方法有间接电流控制和直流电流控制两种，直接电流控制由于采用网侧电流闭环控制，使网侧电流动、静态性能得到了提高，增强了电流控制系统的鲁棒性，是目前控制系统设计的主流[1]。而双闭环控制结构是实现直接电流控制的主要方式。
上的分量； P 是微分算子。 1.2 三相电压型 PWM 整流器双闭环控制结构
从三相电压型 PWM 整流器在 dq 轴上的数学
模型（式 2）可以看出， id 、 id 相互耦合，从而给
控制器的设计造成困难，对此本文采用了基于前馈解耦控制策略双闭环控制结构[3（] 图 2），图中Vdc* 是
电压指令值。该控制结构的数学模型为式 3，式中 Kip 、 KiI 是电流环 PI 调解器中的比例增益和积分
摘要：建立了三相电压型 PWM 整流器功率电路在两相旋转坐标系下的数学模型，采用了基于前馈解耦的控制策略，给出了三相电压型 PWM 器的双闭环控制结构，使用三个 PI 调节器实现网侧单位功率因数和直流侧电压的稳定。根据瞬时功率守恒原理推导了功率电路的传递函数，建立了从电压环输出到直流侧电压的小信号模型和电流环的结构框图，进而对它们各自的 PI 调节器进行了设计。仿真和实验结果表明，文中提出的设计方案是可行的。关键词：PWM 整流器；直接电流控制；前馈解耦；双闭环控制；PI 调节器
1.5 Vdc (t
)
(
Em
i*
C dVdc (t) + dt
− LSi*
Vdc (t) RL
di* dt

基于PWM反馈控制的蓄电池快速充电系统设计

software design is proposed．
Key words： PWM； changing voltage intermittent charging； Atmega 8
0 引言
1 蓄电池快速充电理论依据
蓄电池是一种广泛运用于各工业场所的重要能源装置，其容量大，价格低廉，但不合理的电池管理技术及充放电模式造成了电池寿命的缩短及使用效率的降低。传统的充电模式主要是采用恒压、恒流等模式，然而任何采用固定不变电流或电压的充电系统，其适用范围都相当有限，甚至只适应一种蓄电池的一个阶段。同时这些快速充电技术大多是采用传统的控制方法和思想，从评价快速充电技术性能的几个指标（即充电的时间长短、充电的效率、温升的大小和寿命的长短）来看，还存在一些不理想之处，不能满足蓄电池对充电系统提出的性能要求。
从图中可以看到pwm波的高低电平直接控制三极管q1的通断当pwm波处于高电平时由于三极管的基极电压高于发射极电压在电源vcc作用下三极管处于导通工作状态致使功率场效应管q2的栅极接地低于源极电压q2处于导通状态电源电压加到蓄电池两端开始充电
·22·
仪表技术
2011 年第 7 期
基于 PWM 反馈控制的蓄电池快速充电系统设计
值，而蓄电池并非在任何条件下对任何充电电流都可
以接受。马斯定律提出从实验分析和理论研究上总结
了影响充电接受率的因素，提出了提高充电接受率和
充电接受电流的有效方法，使快速充电技术的研究应
用得到了发展。图 1 所示为蓄电池的最佳充电曲线，
可以看出，充电电流随时间
按指数规律下降。高出特性
曲线的任何电流，不仅不能
图 5 充电电流采样电路

蓄电池充、放电装置中的PWM AC／DC变流器设计

肥Ｌ业大学能源研究所，安徽合肥２００合３０９）
摘要：针对蓄电池堆护需要，制了一种集充电、电功能于一体的蓄电池充放电装置。访装置采研放用ＰＣＤＷＭＡ／Ｃ变流嚣控制，实现了网侧电流正弦化及单位功率因数，而大大减少了其对电网的从谐波污染。回馈型放电模式，装置具有优良的节能效果。使关键词：蓄电池：ＷＭＡ｝Ｃ变流器；装置ＰＣＤ
电干一的蓄电池充放电装置，装置有以下特点：体该
图１主电路及控制系统构成
ＦｇＴｈｏｓ［ｔｔｉＩｅｃｎｔａｌ￣ｔｏｐｍｅｉｃｉｎｏｎｒｓｔｍｏｒｃｒｕｔ＆ｄｅｔｄｙｓｅ
收稿日期：０ｔ０８２０一５ｏ
作者简介：兴（９３）男，海籍．研，｛，张１６一，上副博生主攻电力电子与电力传动。
维普资讯
第ｌ期
张
兴：蓄电池充、电装置中的ＰｉＣＩ放ＷＶＡ／Ｃ变流器设计）
系统、大型ＵＳ系统、变及特种电源等，此蓄电Ｐ逆因
池维护显得越来越重要。对蓄电池生产厂家要进行
充两放和容量校核，对用户则必须通过定期放而电来消除极化效应。甘前常规的蓄电池维护大都分别采用充电器和放电器，电器主要由可控硅控制，充因而太范围调节时具有谐波严重、率因数低等缺功点；而放电器主要利用假负载耗能放电，这样会大量浪费电能，然少数放电器采用可控硅有源逆变进虽行馈能放电．深度调节时．不可避免地会污染电但仍嘲ｆ旨１功率因数）针对这种情况，们采用｛波硬低。我ＰＣＤＷＭＡ／Ｃ变流器及控制技术，究成功集充、研放

三相PWM整流器的研制

5.仿真效果
仿真一：三相不可控整流
仿真参数：
电网电压滤波电抗负载电阻直流侧电容 380V 50Hz 1.5mH 12.5欧姆 10000uF
仿真波形图：
网侧电流
功率因数畸变率
由上图可以看出，不可控整流网侧电流波形发生严重畸变，畸变率高达29.47%，且网侧功率因数只有0.95。
仿真二：采用基于负载功率前馈的无差拍控制方法的 PWM整流器仿真
2）三相PWM整流器的无差拍控制方法
us Ls
V1
V3
Rs A
is
B
V4
V6
V5
C V2
C1
负
o udc 载
C2
三相逆变器本质上是三个半桥逆变器的并联模式，三个半桥逆变器共用一个直流侧电压。
对每个半桥逆变器来说，有两种输出模式：
当上开关管开通且下开关管关闭时，逆变器输出电压为udc/2;当上开关管关闭且下开关管开通时，逆变器输出电压为-udc/2;
为了解决高频开关电源前级不控整流引起的谐波污染和功率因数低等问题，应东莞力源整流设备有限公司的邀请，项目组将研制一套40kW的三相PWM整流器，改善开关电源的电能质量水平。
2.PWM整流电路及其基本原理分析
PWM整流电路主要分为电压型和电流型两种，目前电压型PWM整流电路较多。
单相PWM整流电路：
3.利用2、3、4月份进行程序的进一步调试与完善，包括液晶显示，并考虑与开关电源后级DC/DC变换器连接并网的难点与问题；
谢谢各位！
请罗老师和各位同门批评指正！
右图a和b分别为单相半桥和全桥 PWM整流电路。全桥电路包括一对开关臂，而半桥电路只有一个开关臂，并外一臂由两个电容串联组成，其电容中点和交流电源连接。

基于机车蓄电池组充放电装置用三相PWM整流器的研究

性能，因而使蓄电池组充放电装置具有更优良的节能效果。。关键词：蓄电池组；充放电；三相ＰＷＭ整流器；装置；ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２中图分类号：ＴＭ９１２文献标识码：Ａ文章编号：１６７４ — ７７１２（２０１３）０６ — ００１３ — ０１随着电力电子技术及自动控制技术的发展，蓄电池组作为种储能设备，在国民经济的各个部门都得到了越来越广泛的应用，因此对蓄电池组的维护显得越来越重要。以前的充放电
、
≯ 簿舞，，Ｆ
ｉｉ
瑚斑。；．
图四图五（二）结论。采用三相电压型ＰＷＭ整流器设计的蓄电池组
充放电装置大大减少了装置运行时对电网的污染，其回馈电能（三）ＤＣ／ＤＣ变换器。完成Ｐｗ整流器直流侧电能与蓄电的放电模式避免了放电时的电能损耗，绿色环保又低碳，具有池组之间的电能转换，保证装置在充放电过程中对电流、电压很好的社会服务效益和市场推广价值。和时间的控制要求。参考文献：（四）Ｆ２８１２控制系统。系统以控制芯片ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２作ｆ１】王兆安＿电力电子技术【Ｍ１．北京：机械工业出版社，２０００．为核心部件，用来处理反馈信号、进行ＡＤ转换和ＤＣ／ＤＣ变换、【２】唐勇奇，赵葵银．基于ＴＭＳ３２０Ｄ２８１２全数字三相ＰＷＭ产生ＰＷＭ整流器控制脉冲、监视和控制装置的运行状态等。整流器的设计叽．微计算机信息，２００６，２２（２０）．二、蓄电池组充放电装置系统的控制【３】昊舁Ｍ王清灵．ＳＶＰＷＭ技术在蓄电池充放电装置中的ＰＷｌｄ整流器控制系统框图如图三所示。应用【Ｉ］．煤矿机械，２００５，４．

三相PWM整流器及其控制策略的研究与设计的开题报告

三相PWM整流器及其控制策略的研究与设计的开题报告一、课题背景随着电力电子技术的发展，PWM技术在电力电子变换器中得到了广泛应用。

PWM电源控制方式在电力电子变换器的应用中已成为了备受推崇的控制方式，其中三相PWM整流器被广泛应用于电力电子变换器中。

三相PWM整流器的主要作用是将交流电能转换为直流电能。

因此，三相PWM整流器的性能优劣与电力电子变换器的性能直接相关。

当前，随着能源环保和节能方面越来越受到重视，电力电子变换器的应用也得到不断的提高和发展。

因此，对三相PWM整流器的研究和设计具有重要的现实意义。

二、研究目的与意义本课题旨在对三相PWM整流器及其控制策略进行研究和设计，探究其在电力电子变换器中的应用。

具体研究目标如下：1. 研究三相PWM整流器的原理和特点。

2. 分析三相PWM整流器的控制策略，设计出最合适的控制策略。

3. 实现三相PWM整流器的硬件电路，测试其性能。

本课题的研究意义主要体现在以下几个方面：1. 对电力电子变换器的应用有重要的现实意义。

2. 通过研究三相PWM整流器及其控制策略，使其在应用中更加稳定和高效。

3. 为电力电子变换器的研究提供了新的思路和方法。

三、研究内容与技术路线本课题的研究内容主要分为以下几个方面：1. 对三相PWM整流器的原理和特点进行深入研究，探究其控制策略。

2. 设计出最合适的三相PWM整流器控制策略。

3. 实现硬件电路设计，并对其进行测试。

4. 对结果进行分析，总结本课题的研究成果。

技术路线如下：1. 研究三相PWM整流器的原理和特点，收集相关文献资料。

2. 基于研究成果，设计出最合适的三相PWM整流器控制策略。

3. 采用Altium Designer软件进行硬件电路设计，实现三相PWM整流器电路。

4. 借助MATLAB等软件对电路进行仿真分析。

5. 利用实验仪器对设计的三相PWM整流器电路进行测试，检验其性能。

6. 对实验数据进行分析，总结本课题的研究成果。

三相电压型PWM整流器的研究与设计(1)

图 1-1 Fig 1-1
PWM 整流器的分类
The sorts of PWM rectifiers
虽然分类的方式多种多样，但是基本的分类方法就是将 PWM 整流器分成电压型与电流型两大类，这是因为电压型 PWM 整流器与电流型 PWM 整流器无论是在主电路结构、PWM 信号发生或者控制策略等方面都有各自的特点，而且两者存在电路上的对偶性。任何 PWM 整流器就主电路拓扑而言都可以归类于这两类。
2008年3月5日上海交通大学硕士学位论文学位论文版权使用授权书上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版允许论文被查阅和借阅
上海交通大学硕士学位论文三相电压型PWM整流器的研究与设计姓名：曹檬恺申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：潘俊民 20080101
图 1-2 单相半桥 VSR 拓扑 Fig1-2 Single-phase haF bridge VSR structure
图 1-3 单相全桥 VSR 拓扑 Fig1-3 Single-phase full bridge VSR structure
3
上海交通大学硕士学位论文
第一章绪论
图 1-4
I
上海交通大学硕士学位论文
Abstract
RESEARCH AND DESIGN ON A THREE PHASE VOLTAGE SOURCE PWM RECTCT
Although the technology of traditional uncontrollable rectifiers(Using Diodes) and phase-controlled rectifiers(Using Thyristors), which are widely and broadly applied, is highly sophisticated, they also bring harmonic current into the grid, consequently deteriorate the power factor and influence the energy quality of power grid . PWM rectifiers get rid of these problems by replacing the semi-controlled and non-controlled switches with full-controlled ones such as Mosfets and IGBTs, and substitute PWM chopping control for phase-controlled and uncontrollable rectification, so it’s easy to eliminate the influence of the rectifiers on the power grid. The key point of PWM rectifiers is to make the grid-side current controllable in both waveform and phase. At first, the development history and current research situation of PWM rectifiers are introduced and the importance of current waveform control is presented. Several different and most widely-used sorts of current control algorithms are introduced and analyzed. Meanwhile a novel PI adjusting direct current control algorithm is proposed. Sequently the system structure, working principles and control methods of three phase voltage source PWM rectifiers are analyzed and the control algorithms mentioned above are simulated in the rectifier system in Matlab/Simulink. Detailed hardware design and parameter calculation are introduced, including the main bridge circuits, the drive circuits, control circuits, and sampling circuits. Then an experiment is carried out and satisfactory experimental results are obtained. The experiment demonstrates that the new modified control method is feasible. At last, the conclusion of the research and the suggestion for future work are presented.

基于DSP的三相电压型PWM整流器控制系统设计

基于DSP的三相电压型PWM整流器控制系统设计随着电力电子技术的快速发展，三相电压型PWM整流器在工业生产中得到了广泛应用。

本文将基于数字信号处理（DSP）技术，设计一个三相电压型PWM整流器控制系统。

首先，我们需要了解三相电压型PWM整流器的基本原理。

该型整流器的输入为三相交流电源，输出为直流电压。

其控制系统的目的是通过改变整流器的开关状态，调节输出的直流电压和电流。

在设计整流器控制系统之前，首先要确定系统的需求和性能指标。

常见的性能指标包括输出电压稳定性、输出电流波形质量和响应速度等。

接下来，我们可以开始设计整流器控制系统。

整体上，该系统可以分为三个部分：传感器模块、控制模块和功率器件模块。

传感器模块用于采集整流器的输入和输出信号，并将其转化为数字信号。

传感器模块中常用的传感器有电流传感器和电压传感器。

电流传感器可以测量整流器的输出电流，并将其转化为电压信号。

电压传感器可以测量整流器的输入和输出电压，并将其转化为电压信号。

这些信号将通过模数转换器（ADC）转化为数字信号，供DSP进行后续处理。

控制模块是整个系统的核心，主要负责计算控制算法，并生成PWM信号。

在控制模块中，我们将运用DSP的高性能计算能力，实现整流器的高精度控制。

常用的控制算法有比例积分（PI）控制算法和模型预测控制（MPC）算法。

比例积分控制算法可以根据误差信号调节PWM占空比，实现系统的闭环控制。

模型预测控制算法则采用预测模型，通过优化计算，实现系统的最优控制。

功率器件模块负责驱动整流器的功率器件，控制整流器的开关状态。

常用的功率器件有晶闸管（SCR）、双向可控硅（TRIAC）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）等。

功率器件的驱动和保护电路需要根据实际情况进行设计。

设计完成后，需要进行系统的仿真和验证。

我们可以采用MATLAB/Simulink等软件进行仿真，验证系统的性能和稳定性。

根据仿真结果，可以进一步优化控制算法和参数，提高整流器的控制精度。

三相高功率因数PWM整流器的研究与设计初探

三相高功率因数PWM整流器的研究与设计初探1. 引言1.1 研究背景随着工业的发展和电力需求的增加，对电力电子设备的性能要求也越来越高。

而功率因数是衡量电力电子设备性能的重要指标之一，高功率因数能降低谐波污染，提高系统的效率。

而三相高功率因数PWM整流器是一种能够有效提高功率因数的电力电子设备。

传统的三相整流器通常采用非控型整流电路，其功率因数较低，会导致系统波动大、功耗高等问题。

而采用PWM技术的三相高功率因数整流器，能够通过控制开关器件的ON/OFF时间来调整输出电压，实现输出电流与输入电压之间的匹配，从而提高功率因数。

研究三相高功率因数PWM整流器的工作原理、设计要点、控制策略、性能评价以及应用前景，对于提高电力电子设备的性能、降低系统的能耗具有重要意义。

本文将初探三相高功率因数PWM整流器的研究与设计，为今后的相关研究提供参考和借鉴。

1.2 研究意义三相高功率因数PWM整流器是目前电力电子领域的研究热点之一，其研究意义主要体现在以下几个方面：三相高功率因数PWM整流器能够提高电能利用率，减少谐波污染，降低系统损耗，提高系统效率。

在工业生产和电力系统中，提高功率因数对于降低电网损耗、减少能源浪费具有重要意义。

三相高功率因数PWM整流器在可再生能源发电系统中有着重要的应用价值。

随着可再生能源发电规模的不断扩大，如风力发电和光伏发电系统，三相高功率因数PWM整流器可以实现能源的有效接入，并且提高系统的整体性能。

三相高功率因数PWM整流器的研究还对电力系统稳定性和可靠性具有积极的促进作用。

通过优化设计和控制策略，可以提高系统对电网负荷变化和故障的响应能力，保障电力系统的运行稳定性。

研究三相高功率因数PWM整流器具有重要的实用意义和深远的应用前景，对于推动电力电子技术的发展和应用具有重要的意义。

2. 正文2.1 三相高功率因数PWM整流器的工作原理三相高功率因数PWM整流器是一种用于工业领域的电力电子设备，其主要功能是将交流电源转换为直流电源，并保持高功率因数。

蓄电池充放电用大功率PWM变流器的研制

为简化分析．只考虑基波分量而忽略ＰＷＭ谐波分量，且忽略交流侧电阻。稳态条件下，ＰＷＭ变流器交流侧矢量关系如图１所示。由图１可知，当以电网电动势矢量为参考时，通过控制交流电压矢量Ｕ即可实现ＰＷＭ变流器的四象限运行。若假设电流不变，因此电感电压也固定不变，在此情况下。ＰＷＭ变流器端点运动轨迹构成了一个以电感电压为半径的圆。当Ｕ端点运动至圆轨迹Ｂ点时。电流矢量Ｊ与电动势矢量层平行且同向，此时ＰＷＭ变流器网侧呈现正电阻特性．如图１ａ所示：当Ｕ端点运动至圆轨迹Ｃ点时，Ｊ比Ｅ超前９Ｏ。，此时ＰＷＭ变流器网侧呈纯电容特性，如图１ｂ所示：同理可知，当端点运动至圆轨迹Ｄ点时，ＰＷＭ变流器网侧呈负阻特性，如图ｌｃ所示，当 “ 端点位于圆轨迹Ａ点时．此时ＰＷＭ变流器网侧呈纯电感特性，如图ｌｄ所示。
ｓｐａｃｅｖｅｃｔｏｒｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｎｅｔｗｏｒｋａｔｔｈｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒａｎｄｉｎｖｅ￣ｅｒｍｏｄｅｓ，ａｎｄｒｅａｌｉｚｅｄａｓｅａｍｌｅｓｓｓｗｉｔｃｈｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｒｅｃｔｉｆｉｅｒａｎｄａｃｔｉｖｅｉｎｖｅ￣ｅｒａｌｏｎｇｗｉｔｈｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆＤＣｖｏｌｔａｇｅ．Ｄｕａｌｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙｄｉｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｖｏｌｔａｇｅｆｅｅｄ—ｆｏｒｗａｒｄｍｅｔｈｏｄｓａｒｅａｄｏｐｔｅｄｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｅｔｔｅｒｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｐｅ￣ｙ，ｈｉｇｈｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ，ｓｔｒｏｎｇａｎｔｉ—ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｂｉｌｉｔｙ，ｅｔｃ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅ８０ｋＶＡｅｎ— ｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒｏｔｏｔｙｐｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ａｎｄｅａｃｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｅｘｍｅｅｔｓｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｉｃｏｎｖｅ￣ｅｒ；ｓｔｏｒａｇｅｂａｔｔｅｒｉｅｓ；ｃｈａｒｇｅａｎｄｄｉｓｃｈａｒｇｅ

基于PWM逆变整流的蓄电池充放

行 PI 调节，用以减缓电流在动态过程中的突变。然后再与输入电压的空间矢量进行比较控制，最后通过 SPWM 调制算法即可生成相应 6 路驱动脉冲控制三相整流桥 IGBT 的通断，间接地控制网侧电流，实现网侧功率因素的调节。
蓄电池充放电装置主要由 DC/DC 变换器、三相脉冲整流器(PWM 整流器)、隔离变压器、控制系统等辅助电路共同组成。由于采用电压型脉冲整流器，直流输入侧接电压型直流电源。由图 1 可知，老化实验过程中蓄电池直流电源的输出能量，除少部分维持系统自身工作产生所需要的能量之外，绝大多数都被反馈回了电网，因此能够大幅度降低试验过程中的能量消耗，达到节约电能的目的。在对机车蓄电池充电时，为了快速充电同时延长电池的使用寿命，将充电与放电过程分成不同的阶段，可以视具体情况分阶段选择恒流或者恒压模式充放电。恒压充放电模式采用电压定向控制模式，控制框图如图 2 所示。控制策略采用双闭环结构，外环控制直流电压，内环控制电流。电流内环作用是提高系统的动态性能和实现限流保护，电压外环的作用是保证直流侧电压的稳定性。直流输出电压给定信号和实际直流电压 Vdc 比较后的误差信号送入 P1 调节器，PI 调节器的输出即为主电路交流输入参考电流的幅值，比较得到电流误差后，对电流误差进
基于 PWM 逆变整流的蓄电池充放
பைடு நூலகம்
本文研究了一种基于 PWM 逆变整流的新型蓄电池充放电装置，能耗低，功率因数大，能实现恒流或恒压充放电以及实现负载大小灵活调节，并能将试验过程中的能量反馈回电网，实现了能源的再利用。 1 蓄电池恒流/恒压充放电装置原理本文蓄电池充放电装置采用以电压型脉冲整流器为核心的方案。 PWM 控制方式能方便地实现能量的双向流动，根据电网的不同，可以采用单相或三相 PWM 脉冲整流器。系统原理如图 1 所示。

基于DSP的三相PWM整流器设计

基于DSP的三相PWM整流器设计传统的整流装置是电网污染的主要来源，三相电压型PWM整流器具有输出电压恒定、能实现单位功率因数运行、电能双向流动等特点，因而成为目前电力电子领域中的热点课题之一。

随着大规模集成电路技术及计算机技术的发展，采用微处理器作为硬件控制核心的微机控制器将成为今后整流器的发展方向。

随着控制方法的不断改进与发展，对微机整流控制器的运算速度提出了非常高的要求。

本文根据这种要求，以DSP(数字信号处理器)作为控制核心，研究并设计了基于DSP的PWM整流器。

本文首先介绍了PWM整流器的发展状况，说明了DSP与其他单片机或通用微处理器相比在性能上的优势。

文章分别从控制电路、测量电路、整流主电路、SVPWM 硬件实现等几个方面论述了基于DSP的PWM整流器的硬件设计以及主要实时软件的流程图和实现方法。

文中还介绍了PIM(功率智能模块)的使用，并基于此设计了系统的主电路，并用TMS320F2812的汇编语言与C语言结合进行了软件编程。

由于采用了这些先进技术，使得本文中的PWM整流器结构简单、性能可靠、操作方便。

最后，进行了设计的相关试验，实验结果表明，该PWM整流器的各项功能符合设计要求。

本文还做了晶闸管整流器在MATLAB下的仿真，两者结果比较，更加显示了本设计中整流器的优越性。

1关键词：PWM整流器；空间电压矢量脉宽调制；数字信号处理器；智能功率模块Study of three-phase PWM rectifier based on DSPPower Electronics and TechnologyThe conventional rectifier Produce harmonic Problem in power system. Whilethree-phase PWM VSR (voltage source rectifier) can provide constant dc bus voltage and get unity Power factor .It also has line Power feedback capability So it is becoming interested in power electronics field.With the development of large-scale integrate circuit technology and computer technology，microcomputer-based rectifier controller will become the main stream of rectifier controllers in the future. Constant improvement in rectifier control microcomputer -based rectifier controller. According to this requirement,the paper studies and designs the DSP-based rectifier controller by using DSP (Digital Signal Processor) as the control center.This paper introduces the control function and the developing tendency of PWM rectifier. And, it illustrates DSP's performance advantage compared with the other single chips or general-purpose processors. It deals with the design of the DSP-based rectifier's hardware and the flowchart and realization method of its software from the aspects of control circuit, measuring circuit,main circuit and the method of realizing SVPWM. The paper also introduces use of IPM (Intelligent Power Module), and designs main circuit based on it. Because of the adoption of these advanced technologies, the PWM rectifier structure is simpler, its performance os retiadte and its operation convenient.The DSP-based three-phase PWM VSR has been tested in the laboratory. The result of test shows that all functions of the PWM rectifier are efficient.Keywords: PWM rectifier; SVPWM; DSP; IPM目录第一章绪论 .......................................... 错误!未定义书签。