1、 能源在當今國民經濟飛速發展中起著非 常重要的作用，如何能夠合理的開發并且高 效的利用能源是提倡低碳經濟的今天急切需 要解決的重要問題。 本課題研究對象是三相電壓型 PWM 整流 器，闡述 PWM 整流器的工作原理，并建 立其數學建模，通過運用瞬時無功功率理 論對其進行分析，然后根據項目的設計要 求，設計了電壓型 PWM 整流器。 主要性能指標如下： A.輸入額定電壓220V，額定功率15KW， B.整流器輸出的直流電壓：650V。 三相電壓型PWM整流 器的拓撲結構如右圖所示， 其中在所示的電路中三相電 感L起濾波作用，因此交流 側電流可近似認為是三相正 弦電流，C為直流側電容， 起穩壓濾波

2、的作用，當系統 穩定時，可保持直流母線電 壓基本不變，故可看作是直 流電壓源。R為線路與開關 管的等效電阻，RL為負載。 R R R L L L a b c RL ia ib ic O C idc iL 1 V T 2 V T 3 V T 4 V T 5 V T 6 V T dc u + - N a u b u c u L e idc udc + - v i 網側電流 開關管交 流側的輸 入電壓 直流側電壓 包括電容、負載在 內的直流側總電流 空間矢量PWM(SVPWM)控制策略是根 據整流器空間電壓矢量切換來控制整流器的 一種新的控制策略。基本原理就是把三相 PWM整流器輸入端電壓在復平面上

3、轉換為空 間電壓矢量，通過不同的開關狀態組合構成8 個空間矢量去逼近電壓圓，從而形成 SVPWM波。 三相電壓型 PWM 整流器系統結構圖 電 網 B C A R R R L L L O a b c N C 1 VT 2 VT 3 VT 4 VT 5 VT 6 VT dc V + - L R dc i L i a i b i c i ac u 過零信號 檢測電路 DSP控制電路 兩相電流 傳感器 電源 模塊 a i b i SVPWM波形 開關器件驅動 與保護電路 直流電壓，電流 傳感器 檢測控制電路 a I dc U 硬件電路設計 o最小系統設計 DSP的最小系統包括時鐘電路和復位電路。 時

4、鐘電路中，晶振采用10MHz晶振 復位電路采用按鍵手動復位。 n過零檢測電路設計 過零檢測電路引自二極管 整流橋的輸出端。當二極管整 流橋輸出為高電平時，OUTO 輸出為低電平，只有當設計中 的二極管整流橋輸出為低電平， 即正弦波過零點時，OUT0輸 出才為高電平。進入 TMS320LF2407A的捕獲 (CAP)單元。通過測量兩次上 升沿的間隔時間，可以得到電 網頻率，能夠很好的防止電網 電壓在過零點波動造成的誤動 作。 n采樣調理電路設計 電流采樣器件為 LEM 公司的 LT59-S7 電流傳感器，其原邊額定電流為 50A， 轉化率為 1000:1 電壓采樣器件也為 LEM 公司的 LV2

5、8- P 電壓傳感器，其原邊額定電流為 10mA，轉化率為 2.5:1 溫度檢測電路設計 NTC熱敏電阻的主要特點是: u 靈敏度較高; u 工作溫度范圍寬，適用于- 55125，玻璃封裝適 用溫度達200; u 體積小，能夠測量其他溫度計 無法測量的空隙、腔體及生物 體內血管的溫度; u 使用方便等特點。 當檢測到的溫度在85以上時，就認為發生 過熱故障，DSP封鎖IGBT的驅動信號，從而 實現了保護模塊不受損壞。 nIPM保護及其接口電路 IPM驅動電源要求的范圍是13.5V 16.5V，最好是在15V值下工作，當電 壓低于13.5V時損耗會有所增加，保護 特性會出現漂移，會導致保護功能不

6、夠 充分，致使IPM損壞。因此就IPM而言， 控制電源是十分重要的，直接影響整個 系統的性能。 v故障處理電路 在系統的運行過程中，若IPM中的IGBT 過流或出現短路故障，驅動 板將檢測的過流故障信號通過光耦隔離后，發光二極管點亮，從而 輸出端的光敏三極管接收到光偏置，會使此光敏三極管飽和導通， 那么光耦的上輸出端就會輸出低電平，從而給DSP的引腳一個故障 信號低電平，DSP馬上關閉PWM波的輸出，保護了IPM，與此 同時也會提出中斷請求。IPM處于正常工作狀態時，FO引腳會呈現 高阻狀態，光耦的發光二極管不發光，輸出端的光敏三極管截止， 光耦的輸出端上端引腳會因2K歐姆的電阻上拉而輸出5V

7、的高電平， 沒有故障信號 初始化 等待捕獲單元的向上過零中斷 等待AD中斷 FLAG=1 采集的數據進行濾波 正弦和余弦值計算， 進行坐標變換 電壓調節 電壓PI 電流調節 電流PI 坐標變換得到三相正弦值 SPWM輸出 N Y N Y N Y 主程序流程圖 u三相電壓型 PWM 整流器具有直流電壓恒定 且可以迅速調節控制、輸入電流正弦且實現 單位功率因數，本文側重于對三相電壓型 PWM 整流器工程設計與實現 主要完成如下工作： 1) 簡單介紹了 PWM 整流器的拓撲 結構，闡述了 PWM 整流器的工作 原理，建立了三相電壓型 PWM 整 流器在靜止坐標系( a , b , c )和同步 旋轉坐標系( d , q )下數學模型，并 分析了 PWM 整流器幾種常用的控 制策略。 2) 根據三相電壓型 PWM 整流器的 控制目標，設計了一個基于非線性控 制理論的電壓電流雙環控制器，在此 基礎上，分析了空間矢量調制原理， 并介紹了傳統 SPWM和S