华中科技大学硕士学位论文三电平PWM整流器研究姓名：金红元申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：邹云屏20060428I摘要目前，在高压大功率领域中，由于二极管钳位型三电平PWM整流器可以提供正弦化、低谐波的输入电流，可控功率因素，以及能量可以双向流动，因此得到越来越广泛的应用。本文主要对二极管钳位型三电平整流器的控制系统进行研究。依据三电平PWM整流器在不同时刻开关函数的拓扑连接关系，在将负载处理为扰动量的基础上，本文建立了三电平PWM整流器在三相静止ABC坐标系下的数学模型，并通过坐标变换，得到同步旋转dq坐标系下的数学模型，使三相交流量转化为两相直流量，简化了该数学模型，并为以后的控制器设计和稳定性分析提供了理论依据。三相对称的正弦电压可以合成一个旋转的空间电压矢量。本文介绍了在三电平变换器中，如何通过空间矢量PWM调制方法获得空间电压矢量，从而获得三相输入正弦电流的问题，并给出了一种减小开关损耗的方法。中点平衡问题是三电平PWM整流器的一个固有问题，如果不对中点进行控制，输入电流的谐波含量将大大增加，甚至损坏直流电容和开关器件。本文分析了各开关状态对中点电位的影响，并通过坐标变换，将中矢量和小矢量对中点电位的影响量化。在理论分析的基础上，介绍了两种中点控制的方法。其中一种是bang-bang中点电压控制方法，该方法通过对正矢量和负矢量的取舍实现对中点电压控制，另一种方法是精确中点电压控制方法，该方法通过控制正矢量和负矢量的作用时间实现对中点电压控制。本文详细分析了电流状态反馈解耦和双闭环控制相结合的直接电流控制方案。解耦后的整流器和直流电机调速系统非常相似，因此可以借用直流电机调速系统的控制器设计思路，对整流器的双闭环控制器使用工程化的设计方法—最佳整定法和振荡指标法。同时，为了提高系统的动态响应和减轻控制器的负担，本文引入了复合控制。本文设计了一套用TMS320F240DSP控制的三电平PWM整流器实验样机。样机的实验结果表明，bang-bang中点电压控制方法，对中点电压波动的抑制有较好的效果；采用双闭环控制的PWM整流器，对输入电流的正弦化和输出直流具有良好的动态性能和稳态性能。关键词：三电平PWM整流器数学模型空间矢量PWM中点平衡问题中点控制方法双闭环控制复合控制IIABSTRACTInrecentyears,high-voltageandhigh-powerpowerelectronicsdeviceshavebeenwidelyused.Intheapplicationfieldsofthesedevices,diode-clampedthr...
