基于DSP的有源前端變換器的研究與設計.pdf

1、有源前端(AFE)變換器具有網(wǎng)側(cè)電流正弦、功率因數(shù)可控、直流電壓恒定的優(yōu)點，且可實現(xiàn)電能回饋電網(wǎng)，因此在有源濾波、無功補償、新能源并網(wǎng)發(fā)電、能量回饋等場合具有廣闊應用前景。
　　本文分析了有源前端變換器四象限運行的基本原理及其基本拓撲結(jié)構，建立了該變換器在三相靜止坐標系（abc）、兩相靜止坐標系（αβ）、同步旋轉(zhuǎn)坐標系（dq）下的電壓電流數(shù)學模型，同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的功率數(shù)學模型，并分析了固定開關頻率PWM控制、預測電流控制、基于d

2、q旋轉(zhuǎn)坐標系的雙環(huán)PI控制三種系統(tǒng)控制策略。
　　研究了直接功率控制，推導了兩相靜止坐標系、同步旋轉(zhuǎn)坐標系下復功率定義法和矢量乘法定義法的瞬時功率表達式，通過引入SVPWM算法取代開關表，解決了傳統(tǒng)基于滯環(huán)控制器的直接功率控制無功功率波動大、開關頻率不固定等缺點。根據(jù)功率數(shù)學模型，分析了功率解耦控制、電網(wǎng)電壓前饋控制，實現(xiàn)了對有功功率和無功功率的無耦合獨立控制，根據(jù)系統(tǒng)控制方程，分析了PI調(diào)節(jié)器的設計要求及其對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響，

3、分析了啟動電流過沖的原因及抑制方法。研究了軟件鎖相環(huán)技術，分析了基于單同步坐標系軟件鎖相環(huán)原理，利用Matlab/Simulink搭建仿真模型，對鎖相環(huán)和控制系統(tǒng)進行了仿真驗證。
　　本文設計了有源前端變換器的硬件和軟件。硬件方面，重點介紹了主電路L、C的設計、IGBT驅(qū)動保護電路設計、基于線性光耦的傳感器設計，在網(wǎng)側(cè)濾波電感的設計中，采用限制網(wǎng)側(cè)電流過零點處電流脈動量的方法，縮小了電感參數(shù)的取值范圍，其結(jié)果更具實際工程應用價值。