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1、分类号U D C密级金亚学校代码! Q 垒窆2武鹾理歹大署学位论文题目坠4 鏊速墨在迦S 丕统生的座且婴究英文题E lA p p l i c a t i o nR e s e a r c ho fP W MR e c t i f i e ri nU P S 一研究生姓名堡篚萑姓名夏泾虫职称教援学位簋指导教师单位名称自动丝堂院邮编垒圣Q Q Z Q申请学位级别亟学科专业名称电左电王皇电左佳动论文提交日期星Q12 生墨且论文答辩日期2 Q1 2 生5 目学位授予单位武这理王太堂学位授予日期丝些玺堡鱼答辩委员会主席谭思云评阅人袁值堑陈趁2 01 2 年5 月独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导
2、师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：兰兰益垄日期：竺! 兰盘苎旦乡日关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。( 保密的论文在解密后应遵守此规定)研究生签名：三孽鱼导师签名：雄日
3、期：幽叩目摘要U P S 系统可以提供优质电能并保证电力供应连续的电力电子装置，已经在在工业系统等领域中得到广泛的应用。在众多U P S 结构中，在线式U P S 的性能最好，应用最为广泛。在线式U P S 输入侧，传统的二极管整流，由于其较低的电压利用率和功率因数，已经无法满足对改善电网质量的需要。为了解决U P S输入侧的谐波污染问题，本文将单相电压型P W M 整流器应用于U P S 系统，着重研究使用低成本D S P 控制系统实现预测电流控制算法，达到控制P W M 整流器的目的。本文在查阅了大量国内外相关文献的基础上，追溯了P W M 整流器的发展历程、介绍了P W M 整流器发展现
4、状以及研究趋势，分析了目前P W M 整流器的拓扑和电流控制方法。本文详细介绍了单相电压型P W M 整流器的工作原理，对采用双极性调制方法的P W M 整流器工作模式进行了深入探讨，使用状态空间平均法对单相电压型P W M 整流器的电压环和电流环进行了建模分析，在此基础上使用M A T L A B 提供的P I DT u n e r 进行了环路补偿设计，最后选择双线性法将控制进行离散化处理，以便数字化控制器设计。文章使用新型预测电流控制法来改造传统的电流控制环，目的是为了解决低成本的D S P 的处理速度与控制算法运算量之间的矛盾。通过M A T L A B 的仿真对比了两种电流控制策略，分
5、析了这两种控制策略的特点。为了验证预测电流算法的有效性，使用d s P I C 3 3 F J l 6 G S 5 0 4 控制芯片设计了单相P W M 整流器的数字控制系统。对定点D S P 数据处理、软启动程序、增量式P I 算法以及两种数字滤波器的设计了详细的描述并且给出了源代码。本文详细论述了单相P W M 整流器的硬件设计。包括储能电感的设计，滤波电容的选型以及主电路中开关管的选型，控制电路中的信号调理电路设计，硬件保护电路和隔离电源的设计等等。结合软件和硬件设计，通过实验结果验证了这种新型预测电流控制算法可以实现单相P W M 整流器交流侧电感电流的正弦化。关键字：预测电流控制，P
6、 W M 整流器，功率因数校正A b s t r a c tU n i n t e r r u p t e dP o w e rS u p p l y ( U P S ) i sa ne l e c t r o n i cd e v i c ew h i c hi sw i d e l yu s e di nt h ef i e l do fi n d u s t r y T h ec a p a b i l i t yo ft h eo n l i n eU P Si st h eb e s ta m o n gd i f f e r e n tk i n d so fU P S T h e
7、t r a d i t i o n a ld i o d er e c t i f i e rh a st h ed i s a d v a n t a g e so fl o wv o l t a g ec a p a c i t yf a c t o ra n dl o wp o w e rf a c t o r T os o l v et h i sp r o b l e m ，t h i sd i s s e r t a t i o nf o c u s e so nt h es t u d yo fd e s i g n i n gm e t h o do fs i n g l ep
8、 h a s ev o l t a g eP W Mr e c t i f i e ra p p l i e di nt h eo n 1 i n eU P S T h eP W Mr e c t i f i e rc a nn o to n l yr e d u c et h ep o l l u t i o nc a u s e db yt r a d i t i o n a ld i o d er e c t i f i e ri nt h eU P S ，m a k i n gt h es o B r c e g r e e n ，b u ta l s oh a st h ea d v
9、 a n t a g e so fp o w e rf l o wi nt w od i r e c t i o n s N o w a d a y s ，r e s e a r c h e r sa r ep a y i n gl o t so fa t t e n t i o no nt h e P W Mr e c t i f i e r , d u et oi t sa d v a n t a g e s T h i sd i s s e r t a t i o np r e s e n t st h ed e v e l o p m e n to fa P W Mr e c t i
10、f i e ra n di t sc h a r a c t e r s ，a c h i e v e m e n t s ，a p p l i c a t i o n s ，t o p o l o g i e sa n dc u r r e n tc o n t r o la l g o r i t h m s T h ep r i n c i p l eo ft h es i n g l e - p h a s ev o l t a g eP W Mr e c t i f i e ra n dt h eP W Mm o d u l a t i o nt e c h n o l o g ya
11、 r ea n a l y z e df i r s t l y T h ed u a lp o l a r i t ym o d u l a t i o ni sd i s c u s s e d ，t h ei n d u c t o rv o l t a g ee q u a t i o na n dt h ec a p a c i t o rc u r r e n te q u a t i o nc o m e sf r o mt h i sc o n t r o lt h e o r y B a s e do nt h ea n a l y z e da b o v e ，t h e
12、s m a l l - s i g n a lm o d e lo fs i n g l e p h a s ev o l t a g eP W Mr e c t i f i e ri si n t r o d u c e d T h e nt h ec u r r e n tc o n t r o ll o o pa n dt h ev o l t a g ec o n t r o ll o o pi sc o m p e n s a t e db yt h eP Ic o n t r o l l e r A n db o t hc o n t r o l l e r sa r ed i s
13、 c r e t e dw i t ht h eh e l po fM A T L A B T h et r a d i t i o n a lc u r r e n tc o n t r o la l g o r i t h mi sl i m i t e db yt h eD S Pc l o c ks p e e d ，a n dc o u l dn o te x e c u t ef r e q u e n t l ye n o u g h I no r d e rt os o l v et h i sp r o b l e m ，t h i sd i s s e r t a t i
14、o ni n t r o d u c e st h ep r e d i c t i v ec u r r e n tc o n t r o la l g o r i t h mt or e p l a c et h et r a d i t i o n a lc u r r e n tc o n t r o la l g o r i t h m n eh a r d w a r ea n ds o f t w a r eo ft h es i n g l e - p h a s ev o l t a g eP W Mr e c t i f i e ra r ed e s i g n e d
15、1 1 1 eh a r d w a r ed e s i g nc o n t a i n s ：i n d u c t o ri nt h eA Cs i d e ，t h ec a p a c i t o ri nt h eD Cs i d ea n dt h ep o w e rI P Ms e l e c t i o n T h ec o n t r o ls y s t e mi sb a s e do nt h e16 - b i tf i x e dp o i n tD S Cd s P I C 3 3 F J16 G S 5 0 4 ，a l lo ft h eD S Pp
16、r o g r a mi sw r i t t e ni nCl a n g u a g e ，t h es o f t w a r ef l o wi sg i v e ni nd e t a i l A tl a s t ，E x p e r i m e n ti sc a r r i e do 咄a n dt h er e s u l ts h o w st h ew h o l es y s t e mw o r k sp r o p e r l y T h ep r e d i c t i v ec u r r e n tc o n t r o la l g o r i t h mc a l ls t a b i l i z et h eo u t p u tD Cv o l t a g ea n du n i tp o w e rf a c t o nK e y w o r d s ：P r e d i c t i v ec u r r e n tc o n t r o la l g o r i t h
