空间矢量控制三相三电平VIENNA整流器的研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cmm870811
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随着科技的发展,大量的电力电子装置在日常生活中得以使用,导致的电网谐波污染问题和电能质量下降问题愈演愈重。为了提高电网的功率因数,降低电流总谐波畸变率,多电平整流技术得到了众多学者的青睐。  本文在分析三电平整流器基础上,提出一种新型三相三电平拓扑电路—VIENNA整流器。新拓扑具有开关器件少、可靠性高、无需设置死区时间、功率器件电压应力低、能在单位功率因数下运行等特点,有很好的应用前景。  首先本文介绍了VIENNA整流器拓扑结构、工作原理以及数学模型,设计一个电压外环、电流内环控制系统。把传统三电平SVPWM控制算法扩展应用到 VIENNA整流器中,对SVPWM算法进行了详细分析,设计了一种新型的、基于36个空间矢量区域的SVPWM算法,对区域划分从两种方法进行详述。根据边界条件划分方法,确定指令电压矢量所在三角形最近的三个矢量。选择一个最优七段式矢量作用顺序,求解出相应的矢量作用时间。三电平变流器中点电位平衡问题一直是亟待解决的问题。本文针对SVPWM控制策略的特点,通过分析25个矢量对中点电位的影响,从而提出了一种基于平衡因子的控制方法。除此之外,对于五段式矢量作用顺序无法利用小矢量成对出现控制中点电位平衡的问题,本文还提出一种基于硬件方法的中点平衡控制手段。  其次,在理论分析的基础上,对整个VIENNA整流系统搭建MATLAB仿真模型,对VIENNA整流器的SVPWM模块进行仿真验证,对平衡因子控制方法进行深入仿真分析。验证了三电平整流器可以达到功率因数校正的目标,并且验证了中点平衡控制策略鲁棒性强、控制精确。  再次,进行了系统设计,包括参数选取和软硬件设计,其中硬件包括电感、电容参数选取、采样电路设计、驱动电路设计,软件包括主程序设计和中断子程序设计。  最后,搭建了实验平台,并进行了实验研究,结果验证了本文所提出的功率拓扑结构、控制策略的可行性。
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