三电平PWM整流器双闭环控制系统的设计与实现.docx

摘要：随着电力电子技术的快速发展及其设备的广泛应用，所引起对电网的谐波污

染也越来越受到人们的重视。传统的整流器由于存在着输入电流谐波含量高、输入功率因数低和能量不可回馈等不足，向电网注入了大量的谐波和无功，造成了严重的电网污染。对此，必须找出有效的解决方案。

鉴于有源或无源滤波是对已被污染的电网进行补偿，不是治理电网污染的最根本措施，因此有必要开发一种绿色无污染的新型电力变换装置。由于 PWM 整流器具有网侧电流正弦化，功率因数为1和能量可双向流动等优点，现已在单位功率因数整流、工业直流电源、交流传动等工业领域中广泛应用。可以预见，随着PWM 控制技术的发展以及各种智能控制算法的应用，PWM 整流器的性能会不断提高，从而会得到更广泛的应用。

本文采用二极管箝位型三电平拓扑作为电压型 PWM 整流器的主电路，其控制技术较为成熟，在分析其工作原理的基础上，尝试建立了PWM整流器在坐标系下的数学模型。除此之外我们还研究了三电平 PWM 整流器多采用电压控制外环和电流控制内环组成的双闭环控制系统，在了解双闭环控制系统理论的基础上，研究了三电平 PWM 整流器的系统设计，并建立其单相双闭环控制系统的数学模型，同时也进行了仿真。结果表明，设计的双闭环系统具有良好的抗扰动性能，动态响应也得到了明显的改善。

关键词：三电平；PWM整流器；SVPWM；锁相环;电流内环控制；电压外环控制

目录

摘要

Abstract

第一章  绪论-6

1.1研究意义-6

1.2研究现状-7

1.2.1控制算法的研究和优化-7

1.2.2三电平PWM整流器的研究现状-7

1.3.本课题研究内容-7

第二章  单相三电平PWM整流器的数学模型-9

2.1 单相三电平PWM整流器拓扑结构及其工作原理-9

2.2三电平PWM整流器数学模型-10

2.2.1采用开关函数描述的一般数学模型-10

2.3 控制系统分析与设计-13

2.3.1电压外环控制-13

2.3.2电流内环控制-14

2.3.3双闭环控制系统设计-14

第三章  空间矢量脉冲调制(SVPWM)策略-17

3.1 预测电流控制原理-17

3.2 SVPWM原理-18

第四章  系统仿真-20

4.1数字锁相环的设计-21

4.2电流内环PI调节器设计-22

4.3电压外环PI调节器设计-26

4.4双闭环系统仿真实验-27

4.5本章小结-30

第五章 总结与展望-30

5.1 全文总结-31

5.2 工作展望-31

结束语-32

致谢-33

参考文献-34