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1、xx科技大学本科毕业设计本科毕业设计题目：基于SVPWM的三相电压型PWM整器的仿真设计学 院:信息科学与工程学院专 业:自动化学 号:xxx学生姓名:xxx指导教师:xxx日 期:二一六年六月IV摘 要电力电子器件目前已广泛应用于人们日常生活和工业生产中，而常规整流环节通常广泛采用二极管整流电路和晶闸管相控整流电路，这些不可控和相控整流会对电网注入了大量谐波，污染电网，消耗无功功率，降低功率因数。而三相电压型PWM整流器因其在保持输出电压恒定、提高系统功率因数、大幅降低谐波污染、能量绿色利用等方面具有明显优势，在有源滤波、无功功率补偿以及交直流传动系统等领域得到了越来越广阔的应用。本文详细阐
2、述了PWM整流器的工作原理，结合理论分析了主电路功率器件的选取，并建立了基于三相和两相静止坐标系以及两相旋转坐标系的低频数学模型。选定本文主要研究对象为电压型三相桥式PWM整流器(三相VSR)。电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)方式具有电压利用率高，电流谐波少等优点，因此对其基本原理和实现方法进行了详尽的讲解，并选择了其中谐波含量相对小的对称矢量排序策略。为实现对网侧电流的独立控制，需对电流进行解耦控制。通过综合分析与对比，选择dq坐标系下的双环反馈直接电流控制策略，极大的改善了系统的动态性能和稳定性，最后基于Simulink建立了的控制系统的仿真模型，验证了控制方案的可行性。在三相电压型PW
3、M整流器系统的Simulink仿真研究中，整个系统主要包括以下模块：主电路模块、SVPWM控制模块以及PI模块，通过对PI参数的不断调整校正，使整流器实现了较好的整流效果。关键字： PWM整流； SVPWM调制； 双环反馈； 直接电流控制； 仿真研究AbstractPower electronic devices are now widely used in Peoples Daily life and industrial production, while the conventional rectifier section usually widely consists of diode
4、-rectifier circuit and phase-control thyristor rectifier, which injects large amounts of harmonics into the power networks and produces much contamination. It would reactive power consumption and lower power factor. The three-phase voltage-source PWM rectifier(VSR) have the characteristics of consta
5、nt direct voltage, green power, power flow high power factor, small harmonic pollution, so they have more and more application perspective in active filtering, reactive-load compensation and motor control systems.The principle of PWM rectifier was introduced in details, analyzing the selection of po
6、wer devices of main circuit combined with theoretical and constructing the low-frequency mathematical model based on the three-phase static coordinate system and the two-phase synchronous rotating coordinate system from the point of the topology of the main circuit. We select the three-phase bridge
7、voltage type PWM rectifier as this major study. With the voltage space vectors pulse width modulation, we can get higher usage of the voltage, at the same time it can effectively reduce the current harmonics. In this paper, the principle of three- phase voltage space vector and the specific implemen
8、tation were analyzed in details, choosing the symmetric vector sequencing strategy with relatively small harmonic content.In order to realize the independent control of the net side current, We have to get the current decoupled. The bicyclic directly current control scheme in dq rotation is selected
9、, it makes the system more stable and faster response，and through the closed loop system simulation based on simulink to verify the feasibility of this current control scheme.In the research of the system of the three-phase voltage-source PWM rectifier based on simulink, establish the main circuit m
10、odel, SVPWM simulate module and simulate model of PI control conditioner. The rectifier will achieve good rectifying effect by adjusting PI parameters calibration constantly.Key words： PWM rectifier； SVPWM modulation； Double loop feedback；Direct current control； Simulate research目录1 绪论11.1 课题的研究背景与意
11、义11.1.1 谐波的危害和抑制21.1.2 PWM整流器国内外研究现状21.2 电压型PWM整流器的控制技术31.3 本文的主要研究内容和重点42 三相PWM整流器原理、控制策略与调制技术62.1 PWM整流器的基本原理62.2 PWM整流器的拓扑结构82.2.1 单相全桥PWM整流器拓扑结构82.2.2 三相半桥PWM整流器拓扑结构92.3 三相电压型PWM整流器的低频数学模型112.3.1 ABC静止坐标系下的低频数学模型112.3.2 两相旋转坐标系下的低频数学模型132.4 三相电压型PWM整流器的电流控制策略152.4.1 间接电流控制152.4.2 直接电流控制162.5 SVP
12、WM调制技术基本原理172.6 本章小结193 三相电压型PWM整流器的建模和仿真213.1 SVPWM算法实现213.2 主电路参数设计263.2.1 直流电压的选择263.2.2 网侧电感值的设计273.2.3直流侧电容的设计273.3 电压空间矢量控制的三相VSR的仿真研究273.3.1 三相VSR电流解耦273.3.2三相VSR双环反馈PI参数设定293.3.3三相VSR整流状态下的仿真结果313.3.4 SVPWM与SPWM效果对比323.4 本章小结33参考文献34结论与展望35致谢36xx科技大学本科毕业设计1 绪论从20实际30年代的水银整流器到1957年的第一支晶闸管再到如今
13、的MCT(MOS控制晶闸管)、SIT(静电感应晶体管)及IGCT(静电感应晶体管)等等。随着功率半导体技术的不断发展,越来越多的电力电子装置广泛运用于电化学工业、铁道电气机车、钢铁公业、电力工业等诸多领域。其引起的无功污染及谐波问题引起了人们的日益关注，逐渐推动了PWM整流技术的应用与研究。在1982年，BusseAlfred等人首先提出了基于可关断器件的三相全桥PWM整流器拓扑结构及其电网侧电流幅相控制策略，并实现了电流型PWM整流器网侧单位功率因数电流控制，之后AkagiHirofulni等人提出了基于PWM整流器拓扑结构的无功补偿器控制策略。随着全控器件的问世，应用全控型器件实现PWM技
14、术构架下的整流设计的研究进入高潮。各种不同类型和用途的全控器件呈井喷式涌出，它们在有源滤波、超导储能和高压直流输电等领域扮演者愈发重要的作用。并伴随着这些领域的进一步研究发过来促进了PWM整流器及其控制技术的进步和完善。因此PWM技术的产生及应用对提高电力电子装置的性能，治理电网谐波污染以及推动电力电子技术的发展起着十分重要的作用。1.1 课题的研究背景与意义随着电力电子技术近20年来的飞速发展，于电力、化工、冶金、通讯、煤炭、家电等领域都得到了广泛应用。而电力电子器件大多都需与电网接口，因此对三相整流器的研究引起了人们广泛的关注。整流器的发展经历了不可控整流、相控整流和PWM整流三个阶段的过
15、度。传统二极管不可控整流和晶闸管相控整流器虽然具有电路简单，控制方便等优点，但它们不可避免的存在以下主要缺陷：(1) 对公用电网注入大量的谐波；(2) 工作于深度相控状态时，整流装置功率因数极低；(3) 交流输入电流存在畸变，从而容易进一步引起电网电压波形的畸变；(4) 直流侧需要选择较大的平波电抗器和滤波电容以滤除纹波。这将导致装置的体积、重量增大，增加了系统的成本；(5) 相控方式导致调节周期长，加之输出滤波时间常数又较大，所以系统的动态响应较慢。上述两种传统整流装置，都会产生功率因数较低的高次谐波，这些谐波将会引起电网正弦电压的畸变，从而会增加输电线路和各处变压装置损耗，对电网上接入的其他用电设备造成严重的电磁干扰；同时，功率因数过低还会造成电源系统的不稳定。因此现今世界范围内流行的一系列对用电装置的功率因数和波形失真度的限制标准，如：IEC制定的IEC5552标准、欧洲制定的IEC100032标准。我国颁布的GB/TI454993标准，得到了人们的广泛认可。1.1.1 谐波的危害和抑制对非正弦周期波进行傅立叶分解，除了可以得到基波分量外，还得到一系列大于基波频率的谐波分量。谐波会对电网和其他系统产生干扰，造成极大的危害。
