三相pwm整流器工作原理及數(shù)學(xué)模型研究畢業(yè)論文-wenkub.com
2025-04-04 02:04 本頁面
【正文】 其流程圖如圖46所示。 電流指令計算模塊 電流環(huán)的指令信號是電壓環(huán)的輸出信號與網(wǎng)側(cè)電流檢測值比較得到，其具體實(shí)現(xiàn)如圖45。 直流側(cè)電壓檢測模塊 在直流電壓檢測模塊，啟動兩路A/D通道，實(shí)現(xiàn)對直流側(cè)電容電壓信號和指令信號的檢測，通過設(shè)置計數(shù)器的方法對直流側(cè)電壓多次累加求平均值消除一些諧波的干擾，并對直流側(cè)電壓是否在工作范圍之內(nèi)做出判斷，一旦直流側(cè)過壓或欠壓就發(fā)出中斷請求至PDINT引腳上，立即封鎖PWM信號的輸出確保主電路IGBT模塊的安全。 中斷服務(wù)程序設(shè)計 系統(tǒng)工作時大多處在中斷服務(wù)程序運(yùn)行時間，電壓電流信號的采樣處理、控制器的計算，以及出現(xiàn)故障時的保護(hù)都是在中斷服務(wù)程序中完成的。系統(tǒng)的軟件就是根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行時對各種檢測的實(shí)時信號處理過程編寫的。生成網(wǎng)側(cè)交流電壓的同步信號經(jīng)過零比較電路輸入到CAP端口?；魻柣ジ衅骶€性度好，測量區(qū)間寬，測量精度高，響應(yīng)速度快，可實(shí)現(xiàn)被測電路與反饋電路的可靠隔離，因此檢測三相交流電流信號時使用霍爾傳感器，傳感器把電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號輸入到檢測電路，通過調(diào)節(jié)電位器檢測電路獲得適當(dāng)?shù)姆糯笙禂?shù)，電壓信號經(jīng)放大輸入到F2407的一路A/D引腳上。1） 交流電流檢測電路交流側(cè)電流檢測電路如圖34所示。采用IR2130作為驅(qū)動電路時，外圍元件少，性價比明顯提高。圖32 TMS320LF2407A原理圖 IGBT驅(qū)動電路 IGBT的驅(qū)動電路型號較多，此處采用國際整流器公司的IR21系列驅(qū)動電路。PWM電路被設(shè)計用于減少CPU產(chǎn)生PWM波的開銷，并減少用戶的工作量。 事件管理模塊為用戶提供了一整套用于運(yùn)動控制和電機(jī)控制的功能和特性，這同樣非常適用于電壓型整流器的PWM控制實(shí)現(xiàn)． 事件管理模塊主要由以下幾個部分構(gòu)成： 1)三個通用定時器：事件管理器模塊的三個通用定時器在應(yīng)用時可以獨(dú)立使用，作為控制系統(tǒng)中的捕獲周期的發(fā)生，為正交編碼器脈沖電路和捕獲單元提供時基，為全比較單元和單比較單元以及相關(guān)的PWM電路產(chǎn)生比較/PWM輸出。TMS320系列處理器的指令周期己經(jīng)從第一代的200ns降低至現(xiàn)在的20ns以下。 4)特殊的DSP指令：DSP芯片的另一個特征是采用特殊的指令。在通用的微處理器中，乘法指令是由一系列加法來實(shí)現(xiàn)的。一般來說，流水線對用戶是透明的。TMS320系列處理器的流水線深度。而馮 TMS320F2407芯片的介紹 選擇定點(diǎn)DSP芯片TMS320F2407作為控制電路的處理器，主要是由其專門應(yīng)用于控制的硬件結(jié)構(gòu)和外設(shè)資源決定的。對于參數(shù)計算，此處不作多的敘述，取電容即可。 直流側(cè)電容的設(shè)計 電壓型PWM整流器直流側(cè)電容主要有以下作用：1）緩沖VSR交流側(cè)與直流側(cè)的無功能量交換；2）抑制直流側(cè)電壓紋波； 3）當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時，支撐直流側(cè)電壓，限定直流電壓的波動。為了抑制諧波電流較大的脈動，此時電感應(yīng)足夠大，以滿足抑制諧波電流要求；另一方面，當(dāng)電流過零時，其變化率最大，此時電感足夠小，以滿足快速跟蹤電流的要求。最大反向電壓為在式（33）中，是電源線電壓的振幅值，當(dāng)電源相電壓為220V時選。IGBT的優(yōu)點(diǎn)在于輸入阻抗高、開關(guān)損耗小、飽和壓降低、開關(guān)速度快、熱穩(wěn)定性能好、驅(qū)動電路簡單等。直流側(cè)輸出平均電壓為750V，與給定保持一致。得到仿真波形圖如下。圖25 三相VSR電壓環(huán)簡化結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)由于電壓外環(huán)的主要控制作用是穩(wěn)定三相VSR直流電壓，故其控制系統(tǒng)整定時，應(yīng)著重考慮電壓環(huán)的抗擾性能。為簡化分析，且將PI調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)寫成零極點(diǎn)形式，即將小時間常數(shù)/合并，得到簡化的電流環(huán)結(jié)構(gòu)。由此可以畫出電流內(nèi)環(huán)的解耦控制結(jié)構(gòu)，如圖22。從三相VSR的dq模型方程式（21）可以看出。在dq同步坐標(biāo)系中，指令電流是直流信號；其電流內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器可以實(shí)現(xiàn)無靜差控制，穩(wěn)態(tài)性能好；在兩相dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，易于有功電流和無功電流的獨(dú)立控制，也即解耦控制。3）兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(d，q)中的指令電流為直流時不變信號。直接電流控制中有不同的電流跟蹤控制方法，常用的有：固定開關(guān)頻率PWM電流控制、滯環(huán)PWM電流控制、空間矢量PWM電流控制等，這些電流控制方案各有其優(yōu)缺點(diǎn)。在這種控制方法中，通過運(yùn)算求出交流輸入電流指令值，再引入交流電流反饋，通過對交流電流的直接控制而使其跟蹤指令電流值。間接電流控制的優(yōu)點(diǎn)在于控制簡單，一般無需電流反饋控制。間接電流控制也稱為相位和幅值控制，其實(shí)質(zhì)是，通過PWM控制，在VSR橋路交流側(cè)生成幅值、相位受控的正弦PWM電壓。三相VSR在兩相dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型為2 三相VSR控制策略及控制系統(tǒng)設(shè)計 VSR的電流控制方法VSR的工作原理分析表明，當(dāng)其正常工作時，能在穩(wěn)定直流側(cè)電壓的同時，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)正弦波形電流控制。一般的VSR采用電壓電流雙閉環(huán)控制，當(dāng)電流內(nèi)環(huán)采用PI調(diào)節(jié)器時，三相靜止坐標(biāo)系中的PI調(diào)節(jié)器無法實(shí)現(xiàn)電流無靜差控制。 三相電壓型PWM整流器數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)模型是分析和設(shè)計三相電壓型整流器的基礎(chǔ)，從不同角度出發(fā)可以建立不同形式的系統(tǒng)模型，而且不同模型往往適合的控制方法也不盡相同。而且這兩種方式都可在單位功率因數(shù)下運(yùn)行。改變中基波分量的幅值和相位，就可以使與同相位。由于電感的濾波作用，這些高次諧波電壓只會使交流電流產(chǎn)生很小的脈動。下面分別介紹單相和三相PWM整流電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理。以下從模型電路交流側(cè)入手，來分析PWM整流器的運(yùn)行狀態(tài)和控制原理。圖11為PWM整流器模型電路，該電路由交流回路、功率開關(guān)橋路以及直流回路組成。由于PWM整流器電能可雙向傳輸，當(dāng)PWM整流器從電網(wǎng)吸收電能時，其運(yùn)行于整流工作狀態(tài)；而當(dāng)PWM整流器向電網(wǎng)傳輸電能時，其運(yùn)行于有源逆變狀態(tài)。所謂單位功率因數(shù)是指：當(dāng)PWM運(yùn)行于整流狀態(tài)時，網(wǎng)側(cè)電壓、電流同相位(正阻特性)；當(dāng)PWM運(yùn)行于有源逆變狀態(tài)時，其網(wǎng)側(cè)電壓、電流反相位(負(fù)阻特性)。其中交流回路包括交流電動勢以及網(wǎng)側(cè)電感等，直流回路包括負(fù)載電阻及負(fù)載電動勢等；功率開關(guān)管整流電路可由電壓型或電流型整流電路組成。 PWM整流電路工作原理將普通整流電路中的二極管或晶閘管換成IGBT或MOSFET等自關(guān)斷器件，并將SPWM技術(shù)應(yīng)
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