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1、题 目：三相电流型PWM整流器的控制技术研究学 院：信息电子技术学院年 级： 专 业： 电气工程及其自动化姓 名： XX学 号： XX指导教师： XX摘 要摘 要电流型整流器作为一种整流器的基本结构，与电压型整流器一样可以用于国民经济各部门，尤其是超导技术在电力系统中的应用等方面，电流型整流器更具优越性。因此，开展对电流型整流器的研究工作具有重要的学术意义和广泛的商业应用前景。本文正是在这样的背景下展开了对电流型PWM整流器相关技术问题的研究并进行以下一些有意义的工作:从拓扑、数学模型、控制方法等方面对电流型和电压型PWM整流器的技术现状进行了简单总结，并对电流型PWM整流器的应用进行了详细的
2、介绍。对三相电流型PWM整流器的拓扑结构及工作模式进行了分析，在此基础上建立了三相PWM整流器在三相静止坐标系、两相静止坐标系和两相旋转坐标系下的低频平均模型和高频模型，同时研究分析了电流型PWM整流器的频域模型，这为进一步深入研究电流型PWM整流器提供了理论基础对三相电流型PWM整流器与三相电压型PWM整流器从拓扑、数学模型、控制、损耗以及单位功率情况下进行了对比分析，得出作为对偶结构的两者在不同的应用情况下有着各自的优缺点。对三相电流型PWM整流器的信号发生技术进行了分类，并对几种常见的技术进行了简单介绍，对三逻辑SPWM信号发生技术进行了详细介绍。在控制方法上，电流型PWM整流器的控制策
3、略大体分为直接电流控制和间接电流控制两种，本文对前者进行了详细的分析，设计了PID直接电流控制的控制环路。在理论分析的基础上，对基于三逻辑SPWM信号的电流型PWM整流器进行了仿真，仿真得到很好的预期效果，对实验验证有很好的指导意义。关键词: 电流型整流器 三逻辑SWPM 控制技术 变流器建模XXX大学教务处 - iii -AbstractAbstractCurrent Rectifier as the basic structure of a rectifier, and voltage rectifier can be used as the national economy sector
4、s, particularly superconducting technology in power system applications, the current rectifier with more advantages. Therefore, carrying out research on current rectifier has important academic significance and wide range of business applications. This article is in this context to start the PWM rec
5、tifier based on the current technical issues related to research and make some meaningful work of the following: From the topology, mathematical model, control methods, and the voltage on the current type PWM rectifier technology a simple summary of the current situation, and the application of curr
6、ent type PWM rectifier was introduced in detail. Three-phase PWM rectifier based on the current topology and operating mode are analyzed based on this three-phase PWM rectifier in the three-phase stationary coordinate system, two-phase stationary coordinate system and the two-phase rotating coordina
7、te system of the low-frequency average model and high frequency models, and analysis of the current type PWM rectifier in the frequency domain model, this current source for the further study provides a theoretical basis for PWM rectifier Three-phase current-type PWM rectifier for the signal generat
8、ion technique have been classified in several common techniques and a brief introduction on the three logical SPWM signal generation technique is described in detail. In the control method, the current type PWM rectifier control strategy can be divided into direct current control and indirect curren
9、t control of two, the paper carried out a detailed analysis of the former, the design of the direct current control PID control loop. KeyWords: Current Source Reetifier Tri一legieSPWM Control Strategies Converter Modeling目 录目 录摘 要iAbstractii第 1 章绪 论11.1课题研究的背景和意义11.2国内外研究动态21.3课题研究的主要内容和重点3第 2 章三相电流型
10、PWM整流器的基本原理52.1三相电流型 PWM 整流器与电压型 PWM 整流器的拓扑结构52.1.1三相 VSR 和三相 CSR 的拓扑结构52.1.2三相 SCR 电流型 PWM 整流器拓扑结构62.2三相电流型整流器的数学建模与分析72.2.1三相 CSR 的一般数学模型72.2.2两相静止坐标系的数学模型102.2.3两相旋转坐标系的数学模型112.3三相电流型整流器的数学建模与分析132.3.1二、三值逻辑转换152.3.2三值逻辑 PWM 状态切换162.3.3三相 CSR 调制信号预处理182.4三相电流型整流器的数学建模与分析24第 3 章三相电流型整流器控制方法的研究253.
11、1三相电流型 PWM 整流器的间接电流控制253.2三相电流型 PWM 整流器的直接电流控制273.3三相电流型 PWM 整流器的 SVPWM 调制技术283.3.1三相电流型整流器空间矢量调制的定义283.3.2三相电流型 PWM 整流器空间矢量的合成313.3.3三相电流型 PWM 整流器 SVPWM 的生成313.4三相 SCR 电流型 PWM 整流器的 SVPWM 调制33第 4 章三相电流型 PWM 整流器主电路参数设计364.1三相 CSR 交流侧 LC 滤波参数设计364.2三相 CSR 直流储能电感设计374.3本章小结39第 5 章实验电路设计以及实验结果405.1开环仿真和
12、实验结果405.1.1仿真电路的设计405.1.2仿真结果及其分析415.2开环实验结果及其分析不平衡电网电压的计算425.3直接电流控制的实验结果475.3.1静态实验的结果及其分析475.3.2负载扰动实验的结果及其分析495.4本章小结50结 论51致 谢52参考文献53附录A55XX大学教务处 - 2 -毕业论文（设计）用纸第 1 章 绪 论1.1 课题研究的背景和意义电力电子技术是现代电工技术中最活跃的领域，并对电能的变换和控制起到了革命性的贡献。近20 年来电力电子技术得到了飞速发展，已广泛应用到电力、冶金、化工、煤炭、通讯、家电等领域。多数电力电子装置通过整流器与电力网接口，因此
13、三相整流器的研究得到了关注。整流器经历了不可控整流、相控整流和 PWM整流三个阶段的发展。经典的二极管不可控整流主回路电路简单，但是电流中含有较大的谐波分量，对电网构成污染，引起公害；而且，它只能单方向传递能量，节能性差，现多用于变频器中整流部分无需控制的场合。当用半控的晶闸管取代了不可控的二极管，即所谓相控技术，是通过控制晶闸管门极触发脉冲与输入电压间的相位来改变输出电压极性或调节输出电压大小。传统的相控整流器由于采用自然换流方式，无需附加强迫换流电路，因而结构简单，控制方便，技术也比较成熟，且被广泛使用，但仍然存在以下问题：1) 晶闸管换相引起网侧电压波形畸变；2) 网侧谐波电流对电网产生
14、谐波“污染”；3) 深控时网侧功率因数较低；4) 滤波器体积笨重、增加了系统总成本；5) 闭环控制时动态响应相对较慢。虽然二极管整流器改善了整流器网侧功率因数，但仍然会产生网侧谐波电流而“污染”电网，其产生的高谐波将导致电网正弦电压畸变，增加配电导线与变压器的损耗，增大中线谐波电流，造成电网上其他用电装置严重的电磁干扰。采用晶闸管相控整流器带来的低功率因数还将降低电源系统的负载能力和可靠性。随着非线性负载容量的增大和应用的不普及，电力电子装置的谐波污染问题成为电气工程领域关注的焦点问题之一。不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定，其中较有影响的是 IEEE51
15、9-1992 和 IEC555-2，IEC555-2 标准对用电装置的功率因数和波形失真度作了具体的限制。我国国家技术监督局也先后制定了限制谐波的规定和国家标准，在 1994 年颁布了 电能质量公用电网谐波 标准（GB/T14549-93），传统整流器已经不符合这些新的规定。这有力的促进了学术界和工程界对谐波抑制问题的研究。解决谐波和无功功率问题的主要思路有两种：一是在电网侧对已经产生的谐波和无功功率进行补偿，如采用静止无功补偿装置、有源滤波器、无源滤波器等装置；二是通过对产生谐波的电力电子装置本身进行改造，使装置网侧正弦电流与电压同相位，不产生谐波也不消耗无功功率。这种方法实质就是对电力电子装置进行功率因数校正，使其输入为单位功率因数。对于作为主要谐波源的电力电子装置来说，谐波抑制和无功补偿都是被动的方法。积极的方法应该是开发新型变流器或对传统变流器进行改进，使其不产生谐
