单相电压型PWM整流器研究-电力电子与电力传动专业论文.docx

I I 摘 要 基于单相电压型 PWM 整流器的交流电能负荷模拟器可用于对交流电能装置的各 种电特性的测试，也可以将电能回馈至电网，既可以有效地利用负荷模拟器的能量， 又可以降低温升、提高可靠性、减轻重量、减小体积，减小对电网的谐波污染。因此 本文对单相电压型 PWM 整流器的功率因数模拟和电能回馈作了详细地研究。 本文在综合国内外有关文献的基础上，综述了整流器的发展历程、现状和趋势、 优缺点及其适用范围，简要地介绍了电能回馈负荷模拟器的原理及其现状。 本文详细阐述了单相电压型 PWM 整流器的工作原理，对整流器的单极性调制方 式及其波形进行了系统的分析；针对目前 PWM 高频整流的控制现状，按照典型 I 型 系统和 II 型系统的整定方法设计了电流内环控制器和电压外环控制器，以及加入电压 前馈的复合控制器的设计，并通过 Matlab 仿真验证了设计的可行性。 在前面理论分析的基础上，对实验系统进行了硬件设计和软件设计，包括交流侧 电感和直流侧电容的设计；重点介绍了基于 TMS320F2812DSP 控制芯片的控制电路， 包括其主要性能、外围相关的采样信号调理电路、保护电路、开关管驱动及其缓冲电 路、锁相电路。在系统的软件设计方面设计了软件控制流程，对其中的数字 PI 调节 器和数字滤波器的设计进行了详细的阐述。 在此基础上，搭建了采用 TMS320F2812DSP 芯片控制的整流器平台，分别做了 功率因数模拟和单位功率因数回馈实验，并对结果进行了相关分析。实验结果表明， 采用该控制策略的单相电压型 PWM 整流器能满足交流电能负荷模拟器的要求。 关键词：电压型 PWM 整流器 功率因数 双闭环控制 复合控制器 负荷模拟器 II II Abstract The AC electronic load, based on single-phase voltage-source PWM rectifier, could be used for the various electric characters’ test in AC energy devices. Not only could the device efficiently utilize the energy of AC Electronic Load, but also could decrease the temperature, weight and volume, enhance the reliability and eliminate the harmonic pollution. Therefore detailed research is made in this thesis on the single-phase voltage-source PWM rectifier, both in unity power-factor simulation and unity power-factor feed-back. This thesis presents the development of rectifier and its characters, based on numerous related papers. The theory of AC electronic load and its present situation are briefly introduced. Then the principle of single-phase voltage-source PWM rectifier is expounded. The unipolar modulation method and related waveforms are systematically analyzed. In the light of high-frequency PWM rectifiers’ control scheme nowadays, current inner-loop controller and voltage outer-loop controller are designed with typical I type and II type system. Compound control with voltage forward-feedback is designed and verified the feasibility by simulation result. With the analysis above, the hardware and software of the experiment system are design