【正文】 國學者對PWM整流器的數(shù)學模型進行了詳細的研究，, ，并將時域模型分解成高頻、低頻模型，且給出了相應的時域解。與普通并聯(lián)不同的是，每個并聯(lián)的PWM整流器中的PWM信號發(fā)生采用相移PWM控制技術[ 16]，從而以較低的開關頻率獲得了等效的高開關頻率控制，即在降低功率損耗的同時，有效地提高了PWM整流器的電流、電壓波形品質(zhì)。多電平拓撲結構的PWM整流器主要應用于高壓大容量場合。在小功率應用場合，PWM整流器拓撲結構的研究主要集中在減少功率開關和改進直流輸出特性上。本文的輔電源試驗臺項目對這方面研究做出了有益的嘗試。為此，很多學者提出了解決不平衡控制的理論，比如不平衡條件下，網(wǎng)側電流和直流電壓時域表達式、電感電容設計準則、正負序兩套同步旋轉坐標系獨立控制等。一旦電網(wǎng)不平衡，以三相電網(wǎng)平衡為約束所設計的PWM整流器就會出現(xiàn)不正常的運行狀態(tài)，主要表現(xiàn)在:PWM整流器直流側電壓和網(wǎng)側電流的低次諧波幅值增大，且產(chǎn)生非特性諧波，同時消耗相應增大；PWM整流器網(wǎng)側電流亦不平衡，嚴重時可使PWM整流器發(fā)生故障，甚至燒壞裝置。在三相PWM整流器控制策略研究過程中，一般均假設三相電網(wǎng)是平衡的。其基本思路就是，根據(jù)時間最優(yōu)控制算法求解出跟蹤指令電流所需的最優(yōu)控制電壓，并在動態(tài)過程中降低相應無功分量的響應速度，從而有效的提高了有功分量的動態(tài)響應速度，實現(xiàn)了三相電壓型PWM整流器直流電壓的時間最優(yōu)控制。而有功、無功分量間的動態(tài)禍合和PWM電壓利用率的約束，影響了電壓型PWM整流器有功分量的動態(tài)響應。第二種，PWM整流器的時間最優(yōu)控制。本文將對虛擬電網(wǎng)磁鏈定向的矢量控制進行控制策略和實驗研究。無電網(wǎng)電動勢傳感器控制方式，其主要實現(xiàn)方案可以分為兩大類：矢量控制(VOC)和直接功率控制(DPC)。為進一步簡化電壓型PWM整流器的信號檢測，Toshi Hiko Noguchi等學者提出了一種無電網(wǎng)電動勢傳感器的PWM整流器控制策略。下面簡單的介紹其中的三種。隨著PWM整流器及其控制策略研究的深入，研究人員展開了多角度多層次的研究工作。 本文并聯(lián)二重化實驗用小功率PWM整流器系統(tǒng)將采用同步PI控制方法本文逆變器試驗臺系統(tǒng)將采用三相獨立調(diào)節(jié)電流的預測電流控制算法，可以單獨控制各相電流的不平衡運行。這種控制算法的缺點是需使用微分項，易引入高頻干擾；由于采用滯環(huán)控制方式，開關頻率不固定，要求快速的微處理器來實現(xiàn)。用給定功率和估測功率進行比較，其誤差經(jīng)過比較器和整流器狀態(tài)選擇器，就可以輸出整流器下一次的開關狀態(tài)，達到了直接功率控制的要求。三相PWM整流器的直接功率控(DPC)是一種基于瞬時功率理論的滯環(huán)控制方法。矢量控制可以分為電壓定向控制和虛擬磁鏈定向控制兩種。矢量控制早在20世紀70年代初被提出，當時以直流電動機和交流電動機比較的方法分析闡述了這一原理，由此開創(chuàng)了把交流電動機等效為直流電動機控制的先河。同步PI控制開關頻率固定，采用同步坐標系下控制，可實現(xiàn)有功、無功電流解禍控制，有功、無功功率獨立調(diào)節(jié)。滯環(huán)電流控制開關頻率不固定，不利于器件的選取和控制的實現(xiàn)。對于直接電流控制系統(tǒng)，可分為滯環(huán)電流控制、預測電流控制、同步PI控制、直接功率控制等，其中基于空間矢量的PWM控制最為流行。直接電流控制由于具有網(wǎng)側電流閉環(huán)控制，使系統(tǒng)動、靜態(tài)性能得到提高，可以獲得較高品質(zhì)的電流響應，同時也使網(wǎng)側電流控制對系統(tǒng)參數(shù)不敏感，增強了控制系統(tǒng)的魯棒性。間接電流控制由于無需交流電流傳感器，因此系統(tǒng)結構簡單。.001首先提出的間接電流控制策略[6]；引入交流電流反饋的目前占主導地位的直接電流控制策略。根據(jù)有無引人電流反饋可將控制方法分為兩大類：.39。為保證直流側的電壓恒定，控制系統(tǒng)多采用電壓外環(huán)的PI調(diào)節(jié)控制。PWM整流器主電路已從早期的半控型器件橋路發(fā)展到如今的全控型器件橋路；PWM開關控制由單純的硬開關調(diào)制發(fā)展到軟開關調(diào)制；功率等級從千瓦級發(fā)展到兆瓦級，而在主電路類型上，既有電壓型整流器(Voltage Source RectifierVSR)，也有電流型整流器(Current SourceRectifierCSR，并且兩者在工業(yè)上均成功地投入了應用。這些應用研究，又促進了PWM整流器及其控制技術的進步和完善。 20世紀90年代以來，PWM整流器一直是學術界關注和研究的熱點課題。1984年Akagi Hirofumi等提出了基于PWM整流器拓撲結構的無功補償器控制策略[4]這實際上就是電壓型PWM整流器早期的設計思想。 PWM整流器的研究始于20世紀80年代，這一時期由于全控器件的日益成熟和應用，推動了PWM技術的應用與研究。作為電網(wǎng)主要“污染”源的整流器，首先受到了學術界的關注，并開展了大量研究工作[12]。 三相PWM整流器的國內(nèi)外發(fā)展狀況 變頻器、逆變電源、高頻開關電源以及各類特種變流器等裝置很大一部分都需要整流環(huán)節(jié)，以獲得直流電壓。 獲得高功率因數(shù)，消除諧波的方法主要有兩種:一種是被動法，即在諧波和無功產(chǎn)生的情況下采用補償裝置，補償其諧波和無功功率；二是主動法，即對傳統(tǒng)整流裝置本身進行改進，使其盡量不產(chǎn)生諧波，且不消耗無功功率或根據(jù)需要對其功率因數(shù)進行控制:兩者比較，采用改進傳統(tǒng)整流裝置的方法改善功率因數(shù)和實現(xiàn)諧波抑制更為有效，也就是開發(fā)輸入電流為正弦、諧波含量低且功率因數(shù)接近于1的高性能二相整流器。 (2)輸入電流諧波含量高，諧波除了降低了發(fā)電、輸電設備的利用率外，還會影響設備的正常工作，產(chǎn)生不希望的機械震動和噪音；諧波還容易引起某些繼電器、接觸器的誤動作，造成事故；同時，諧波也對周圍環(huán)境產(chǎn)生電磁干擾，影響通訊設備的正常工作等。傳統(tǒng)整流裝置主要是指由二極管組成的非線性電路或由晶閘管組成的相控電路，它們主要存在以下缺點：(1)網(wǎng)側功率因數(shù)低，對電網(wǎng)造成了無功增加，危害電網(wǎng)質(zhì)量。而我國對高功率因數(shù)PWM整流器的研究起步較晚，對PWM整流技術的工程應用研究還有待繼續(xù)深入。因此，消除諧波污染并提高功率因數(shù)，己經(jīng)成為電力電子技術中的一個重大課題。各種電力電子裝置的使用對公用電網(wǎng)所造成的諧波污染問題受到了人們的關注。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 as retiadte and its operation convenient.Keywords： PWM rectifier；SVPWM；DSP；IPMV目錄摘要 IAbstract II第一章 緒論 1 1 1 三相PWM整流器的國內(nèi)外發(fā)展狀況 2 2 PWM整流器的研究狀況 5 PWM整流器控制技術研究方向 7 8第二章 PWM整流器的工作原理、拓撲結構及數(shù)學模型 9 PWM整流器的工作原理 9 PWM整流器電路拓撲 11 11 14 14 17第三章 整流器主電路參數(shù)的選擇 20 20 20 21 22第四章 PWM整流器的硬件設計 23 23 23 24 25 26 27 27 28 30 31 31 32 33 DIPIPM緩沖電路設計 34第五章 基于DSP的空間電壓矢量脈寬調(diào)制的實現(xiàn) 35 35 38 39 40第六章 軟件設計 42 42 42 42 43 43 43 45 45 PID控制子程序 45 46 46結論 49致謝 50參考文獻 51長學春工業(yè)大學士學位論文第一章 緒論 近20年來隨著電力電子裝置的廣泛使用，由此引起的諧波污染問題日益嚴重，逐漸受到了人們的重視。關鍵詞：PWM整流器；空間電壓矢量脈寬調(diào)制；數(shù)字信號處理器；智能功率模塊Title: The Design of Threephase PWM rectifier Based on DSP AbstractThe conventional rectifier Produce harmonic Problem in power system. While threephase 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 being interested in power electronics field.With the development of largescale integrate circuit technology and puter technology，microputerbased rectifier controller will bee the main stream of rectifier controllers in the future. Constant improvement in rectifier control microputer based rectifier controller. According to this requirement,the paper studies and designs the DSPbased 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 DSP39。文中還介紹了PIM(功率智能模塊)的使用，并基于此設計了系統(tǒng)的主電路，并用TMS320F2812的匯編語言與C語言結合進行了軟件編程。本文首先介紹了PWM整流器的發(fā)展狀況，說明了DSP與其他單片機或通用微處理器相比在性能上的優(yōu)勢。隨著控制方法的不斷改進與發(fā)展，對微機整流控制器的運算速度提出了非常高的要求。摘要傳統(tǒng)的整流裝置是電網(wǎng)污染的主要來源，三相電壓型PWM整流器具有輸出電壓恒定、能實現(xiàn)單位功率因數(shù)運行、電能雙向流動等特點，因而成為目前電力電子領域中的熱點課題之一。隨著大規(guī)模集成電路技術及計算機技術的發(fā)展，采用微處理器作為硬件控制核心的微機控制器將成為今后整流器的發(fā)展方向。本文根據(jù)設計要求，以DSP(數(shù)字信號處理器)作為控制核心，研究并設計了基于DSP的PWM整流器。從整流主電路、控制電路、測量電路、SVPWM調(diào)制方法等幾個方面論述了基于DSP的PWM整流器的硬件設計以及主要實時軟件的流程圖和實現(xiàn)方法。由于采用了這些先進技術，使得本文中的PWM整流器結構簡單、性能可靠、操作方便。s performance advantage pared with the other single chips or generalpurpose processors. It deals with the design of the DSPbased rectifier39。目前，大部分的電力電子裝置所使用的直流電源是通過不可控流或相控整流得到的，這些傳統(tǒng)的設備在運行中對電網(wǎng)注入了大量的諧波和無功，因此造成了嚴重的電網(wǎng)污染。據(jù)日本電氣協(xié)會1992年發(fā)表的一項關于諧波源的調(diào)查報告表明，到2001年，AC/%，通訊設備配套用AC/DC開關電源增長率超過15%，全球開關電源市場規(guī)模從92年的82億增加到99年的166億美元，平均年增長率為10%，到09年全球開關電源規(guī)模超過488億美元。同時，為了保證電網(wǎng)和用電設備的安全經(jīng)濟運行，目前許多工業(yè)國家和組織都制定了相應的諧波標準，如國際電工委員會(IEO制定的IEEE5552標準對用電裝置的功率因數(shù)和波形失真度作了具體的限制，歐洲也制定了相應的IEC100032標準，我國國家技術監(jiān)督局也于1993年頒布了《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》標準(GB/1454993)，并于1994年3月1日起正式執(zhí)行。鑒于國際標準的要求、國內(nèi)研究現(xiàn)狀及AC/DC電源行業(yè)的巨大市場需求，本課題顯得尤為貼近實際。同時，無功的副作用還表現(xiàn)為降低了發(fā)電、輸電設備的利用率，增加了線路損耗。 (3)交流側電網(wǎng)電壓波形畸變，污染電網(wǎng)。三相PWM高功率整流器與傳統(tǒng)的整流裝置相比，具有交流側輸入、輸出電流諧波小，功率因數(shù)可調(diào)，直流側電壓波動小，能量能雙向流動等優(yōu)點，因而其控制的策略研究成為目前電力電子領域中的一個熱點。由于常規(guī)整流環(huán)節(jié)廣泛采用了二極管不控整流電路或晶閘管相控整流電路，因而對電網(wǎng)注入了大量諧波及無功，造成了嚴重的電網(wǎng)“污染”。其主要思路就是將PWM技術引入整流器的控制中，使整流器網(wǎng)側電流正弦化，可運行于單位功率因數(shù)，這就是PWM整流器。1982年Busse Alfred, oltz Joachim首先提出了基于可關斷器件的三相全橋PWM整流器拓撲結構及其網(wǎng)側電流