小功率场合。在相同交流侧电路参数条件下，若使单相半桥以及单相全桥获得同样交流侧电流控制特性，半桥电路直流电压应是全桥电路直流电压两倍，因此功率开关耐压要求相对提高。为使半桥电路中电容中点电位基本不变，还需引入电容均压控制，所以单相半桥控制相对复杂厂主专匕￡单相半桥单相全桥图，单相拓扑结构三相半桥及全桥拓扑结构三相半桥拓扑结构如图所示，其交流侧采用三相对称无中线连接方式，采用了个功率开关管，这是比较常用三相电压型整流器。通过对电路进行调制，使得整流桥交流输入端产生正弦刚电压，对各相电压进行控制，就可以使得各相电流。为正弦波且和电压相位相同，从而使功率因数为。此拓扑结构较适用于三相电网平衡系统。若三相电网不平衡，则其控江苏大学工程硕士学位论文第章绪论课题研究背景和意义如今，各种各样电力电子装置在同常生产和生活中已经得到越来越广泛使用，而由此带来谐波问题也越来越受到关注。整流器作为公共电网与电力电子装置接口器件，在整个电力电子装置中所占比重很大。几乎所有电源都需通过电源整流来获取，因此在各种电力电子应用系统中，谐波污染大量存在于交流到直流变换整流环节中，严重影响了电网电能质量。谐波使电能生产传输和利用效率降低，使电气设备过热产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，破坏电网稳定性，甚至引起严重事故。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。过量三次及其倍数次谐波流过供电系统中线可能导致中线过热甚至引起火灾。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。因此，整流器性能将直接影响到公共电网运行和用电质量。目前，大部分电力电子装置所使用直流电源是通过不控整流或相控整流得到。不控整流是二极管整流桥加直流侧滤波环节，它输出电压不可调，而且输入电压变化时不能维持输出电压稳定。同时，交流侧电流般会出现断续，在每个工频半周期大部分时间为零，因此，电流波形频谱中会含有大量奇次谐波。相控整流是通过对可控硅导通角控制来实现对输出电压调节。对于可控硅整流器，为了保证电流连续，需要在直流侧串入个电抗器，电抗器存在也给电网带来了高次谐波污染以上这几类整流器在使用时会给电网注入了大量谐波和无功，造成严重电网污染，同时也会给电力输配系统及附近其他电器设备带来许多问题。为此，国际电工委员会制定标准对用电装置功率因数和波形失真度作了具体限制，欧洲也制定了相应标准，我国国家技术监督局也于年颁布了电能质量公用电网谐波标准。常规二极管整流或相控整流己经不符合这些新规定。而高功率因数整流器具有交流输入侧电流波形趋于正弦化功率因数高能量回馈等优点，近年来受到广大科研人员广泛关注，因而得到飞速发展。但我国对这技术研究起步较晚，对删整流技术工程应用研究还有待继续深入。江苏大学工程硕士学位论文整流器发展概况整流器研究始于世纪年代，这时期由于自关断器件日趋成熟及应用，推动了技术应用与研究。年和首先提出了基于可关断器件三相全桥整流器拓扑及其网侧电流幅相控制策略，并实现了电流型整流器网侧单位功率因数正弦波电流控制。年等提出了基于整流器拓扑无功补偿器控制策略，这实际上就是电压型整流器早期设计思想。到世纪年代术，随着等人提出了基于坐标变换整流器连续离散动态数学模型及控制策略，整流器研究发展到个新高度。国内华中科技大学有学者提出模型重构理论，是种以整流器双环控制系统中电流环设计为基础，分析并提出了种输入无电压幅值和相位检测系统模型重构方案。该方案在不改变系统主电路拓扑结构和影响系统动静态性能情况下，通过模型重构减少了传感器个数，方法简单易于实现，具有很大优势呻。电压型洲整流器分类及其拓扑结构在主电路拓扑结构方面，传统全控型器件构成整流桥模式仍然是主流。其控制策略是决定整流器发展关键因素，整流器控制对象是输入电流和输出电压，输入电流控制则是整流器控制关键。整流器目是使输入电流正弦化，在单位功率因数时运行。对输入电流有效控制，实质就是对电力电子变流器能量流动进行控制，进而控制输出电压。控制变换器有功功率和无功功率流动，可以控制输出直流电压和输入电流，也得达到使系统处于单位功率因数运行状态。整流器分类方式有很多种。常见有按直流储能形式分可为电压型和电流型按电网相数可分为单相三相以及多相按开关调制可分为半桥电路和全桥电路按调制电平可分为二电平电路三电平电路和多电平电路。虽然分类方法有很多，但是，但最基本分类方法就是将整流器分类成电压型和电流型两大类，这主要是因为电压型电流型整流器，无论是在主电路结构信号发生以及控制策略等方面均有各自特点，并且两者间存在电路上对偶性。其他分类方法就主电路拓扑结构而言，均可归类于电流型或电压型整流器之列。由于电压型整流器实现相对容易，并且具有较简单拓扑结构和控制响应速度，配置简单输入滤波器即可实现较低电磁干扰等特点，目前研究多集中在电压型整流器上。所以本文也主要采用电压型整流器，因此，下面简单介绍电压型整流器拓扑结构。江苏大学工程硕士学位论文电压型整流器最显著拓扑特征就是直流侧采用电容进行直流储能，从而使直流侧呈现低阻抗电源特性。以下介绍几种常见拓扑结构单相半桥全桥拓扑结构如图所示，单相半桥拓扑结构图和单相全桥拓扑结构交流侧电路完全相同，都是有交流单相电源及电感组成，其交流电感作用主要是滤除电流谐波部分。单相半桥只有个桥臂用了功率开关管，另个桥臂由两个电容串联组成，同时电容又作为直流侧储能电容，单相全桥则用了四个功率开关管组成了“桥型，每个功率开关管都需要反并联个续流二极管，来缓冲过程中无功电能。单相全桥电路直流侧负载电阻两端并联了个电容。相比于全桥电路，半桥电路主电路结构更简单，成本更低，常应用于点成本小功率场合。在相同交流侧电路参数条件下，若使单相半桥以及单相全桥获得同样交流侧电流控制特性，半桥电路直流电压应是全桥电路直流电压两倍，因此功率开关耐压要求相对提高。为使半桥电路中电容中点电位基本不变，还需引入电容均压控制，所以单相半桥控制相对复杂厂主专匕￡单相半桥单相全桥图，单相拓扑结构三相半桥及全桥拓扑结构三相半桥拓扑结构如图所示，其交流侧采用三相对称无中线连接方式，采用了个功率开关管，这是比较常用三相电压型整流器。通过对电路进行调制，使得整流桥交流输入端产生正弦刚电压，对各相电压进行控制，就可以使得各相电流。为正弦波且和电压相位相同，从而使功率因数为。此拓扑结构较适用于三相电网平衡系统。若三相电网不平衡，则其控，扇区划分器根据珏划分扇区，得到扇区信号。和与给定佗和陀比较后差值信号送入功率滞环比较器得。和。开关信号诧由直流电压外环调节器输出代表电流与直流电压乘积设定，佗设定为，以实现单位功率因数。根据口。在开关表中选择所需，去驱动主电路开关管。该系统内环采用功率滞环控制，是种瞬时功率反馈控制方法，它将有功和无功功率限制在定环宽功率带内。即瞬时功率检测信号与功率给定值送入定环宽滞环比较单元，输出相应比较状态值。，与扇区选择信号起送入开关表，进而确定系统所需开关状态，即取值。”按下列规则确定臻芝江苏大学工程硕士学位论文三三三三，”为有功和无功功率滞环比较器环宽，由于采用了滞坏控制，因此造成了开关频率不固定，本文按给定值选取，决定了瞬时功率控制精度，而且也决定了整流器开关频率。控制芯片介绍系列体系结构专为实时信号处理而设计，该系列控制器将实时处理能力和控制器外设功能集于身，为控制系统应用提供了个理想解决方案。系列同产品系列中器件具有相同结构，但片内存储器和外设配置不同。派生器件集成了新片内存储器和外设，以满足世界范围内电子市场不同需求。通过将存储器和外设集成到控制器内部，器件降低了系统成本，节省了电路板空间，提高了系统可靠性。是芯片作为控制器新成员，是Ⅲ平台下种定点芯片。芯片为功能强大结构设计提供了低成本，低功耗，高性能处理能力。它内部集成了几种先进外设，形成真正单芯片控制器。在与现存控制芯片代码兼容同时，芯片具有处理性能更好，外设集成度更高，程序存储器更大，转换速度更快特点，是电机数字化控制升级产品。芯片包含了多种芯片，可提供不同容量存储器和不同外设，以满足各种应用要求和性能价格比。芯片有高达字储存器，为多种用途产品提供了经济可编程解决方案。基于芯片中有字引导使在线编程更加方便。系列芯片还包括存储器系列，并与其他芯片引脚完全兼容。本文采用是种。该芯片有高性能位模数转换器，转换时间为，提供多达路模拟输入，具有自动排序功能，使最大为路转换在同转换期间进行而不会增加开销。该芯片带有双事件管理器，能实现中间或边缘对齐发生器及可编程死区控制性能，可实现同步转换功能，能用个控制芯片对多个电机和或逆变器进行控制。此外，该控制器提供了个位同步串行外围接口还提供了通信模块，且符合规范要求。这些功能引脚也可设置为通用引脚。江苏大学工程硕士学位论文控制系统软件设计控制系统软件包括主程序和定时器周期中断子程序。主程序包括定义变量初始值以及各功能模块初始化。定时器周期中断子程序是整个程序主体，控制系统主要算法都会在该环节完成，其中包括电流电压采样，信号调理，坐标转换，瞬时功率计算，电压外环调节，功率滞环调节，制定开关表，矢量选择，脉冲发生等环节。每次采样完信号之后，都会对采样值进行判断，如果超过上限，例如出现过流过压等故障时，迅速封锁脉冲，将各个输出电平置。图分别给出了主程序以及定时器周期中断子程序程序流程图。控制系统主要功能在周期中断中完成。系统初始化土参数初始化开中断“等待中断图系统软件流程图江苏大学工程硕士学位论文结论本文对直接功率控制三相电压型整流器进行了深入研究，详细分析了三相电压型整流器原理拓扑结构数学模型以及控制策略，并分别在三相静止坐标系两相静止坐标系，和两相旋转坐标系，下建立数学模型。对直接功率控制三相整流器进行了仿真，通过仿真得到如下结论基于基尔霍夫定律，建立了三相电压型整流器直接电流控制模型，并进行了必要性验证，证明其有效性。整流器实现了单位功率因数运行，并且整流时电网电流与电网相电压频率相同，相位也相同，同时电流波形畸变较小。实现了快速动态响应。仿真结果显示，直接功率控制方法对负载突变造成系统不稳定，具有更好控制效果。本设计以数字信号处理器为控制芯片，进行直接功率控制三相整流器控制系统样机设计。由于时间仓促，本文只对整个系统做了软硬件设计，系统调试工作未能实现，对于控制系统仍有几个方面可以改进本文所建立系统是基于二电平删控制，随着控制技术及器件进步，三电平或多电平是将来发展趋势，由于有两个事件管理器，所以利用本文所选也可实现三电平控制。本文使用芯片是公司，由于它运算能力和采样速率相当优异，而该有源滤波品质开关频率为，因此运算能力完全可以达到系统要求，控制芯片并不是技术瓶颈。但目前而言，由于开关速度实际运行时般不超过，如果要进步提高频率比较困难。随着可