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数字控制航空400Hz三相四线高功率因数PWM整流器研究

杨永飞

  随着新型无功补偿装置、柔性交直流输电技术、大功率高压变频器、新型UPS以及太阳能和风能等可再生能源并网发电技术的迅速发展,三相高功率因数PWM整流器在工程实际中的应用也越来越广泛。本文针对航空电源系统中的AC/DC静止变流器,设计了一套数字控制的航空400Hz三相四线高功率因数PWM整流器,完成了主电路参数设计、主电路建模、d-q-0同步旋转坐标系下的电流内环控制器设计、输出串联电容均压控制、驱动电路设计和保护电路设计等工作,并搭建了3kW的原理样机。 对PWM整流器,不仅要对其直流输出电压进行控制,还要对输入电流进行控制,使输入电流波形具有良好的正弦度和与输入电压同相位,以实现高功率因数输入的目的。传统的PI控制器对交流信号无法实现无静差控制,对基波为400Hz的航空电网,静差的影响会更加明显,系统的输入功率因数会明显降低。本系统对三相输入电流进行同步旋转坐标变换,在同步旋转坐标系下设计PI控制器,实现了输入电流无静差控制,达到了高功率因数输入的目的。 对于三相四线系统,由于直流输出端为串联电容结构,当调制信号中出现直流干扰或直流输出端负载不对称时,都可能引起输出串联电容不均压,影响电路的正常工作。本文在系统建模的基础上,提出了通过输出串联电容均压外环与系统中线电流内环串联的双环控制系统实现对输出串联电容的均压控制,使系统能够适应半桥逆变器等各种负载的要求。 在控制上选择了TI公司的TMS320F2812数字信号处理器作为控制系统的核心,所有控制算法和PWM控制信号生成均由它完成。模拟采样和保护则由硬件电路实现。 论文最后在理论分析与设计的基础上搭建了3kW的原理样机,对原理样机进行了满载稳态实验、负载切换实验和负载不对称实验,实验结果证明了系统设计的合理性并取得了较好的应用效果。……   
[关键词]:400Hz;三相四线;高功率因数;无静差控制;均压控制
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:浙江大学2011年