【摘要】：UPS电源在许多领域用来为关键负载提供稳定可靠的电能。高性能的UPS通常采用前端三相整流后端三相逆变的在线双变换式拓扑结构。本文主要对在线双变换式UPS前端PWM整流器展开研究。 首先,本文分析比较了各类整流器的拓扑特点及应用场合,并对各种PWM整流器控制技术进行了归纳。三相四桥臂拓扑结构以其强大的容错性和可靠性,十分适用于大功率高可靠性系统中,因此,本文选择三相四桥臂结构作为前端整流器拓扑,并采用直接电流控制方式配合谐波注入调制方式作为整流器控制技术。 根据开关状态,采用状态平均法,建立了三相四桥臂整流器在a-b-c静止坐标系、α-β-γ静止正交坐标系以及d-q-0同步旋转坐标系下的数学模型,并对不同坐标系下的数学模型进行了比较分析。 依据数学模型,研究了在不同坐标系下,三相四桥臂整流器的不同控制策略,在a-b-c坐标系下分析了比例控制器和比例积分控制器的控制性能,提出了针对三相四桥臂整流器PI参数的伯德图整定方法。在d-q-0坐标系下进行了控制器设计与分析,并比较不同坐标系下的控制方式。 在瞬时功率理论基础上,将瞬时虚功率的定义方式稍作变动,使之与传统功率理论相对应,并以此对UPS中的能量流动过程进行了分析,并根据UPS工作的特点研究了三相四桥臂整流器的控制方法。提出了平均功率控制方法,实现了逆变器带不对称负载时,整流器的三相对称工作。依据PWM调制的特点,研究了整流器逆变器联合控制的谐波注入方式,采用瞬时极值平均的注入方式提高了母线电压利用率。 搭建了三相四桥臂整流器的仿真模型,通过仿真方式对三相四桥臂整流器控制方式进行了验证。分析并设计了三相四桥臂整流器主电路参数,搭建了实验平台,通过实验手段验证了上述理论分析结果。
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM461
【目录】： 摘要4-5
Abstract5-8
1 绪论8-16
1.1 UPS 综述8-9
1.2 整流器发展概述9-10
1.3 整流器拓扑结构10-13
1.4 整流器控制技术13-14
1.5 本文主要研究内容14-16
2 三相四桥臂整流器建模16-24
2.1 三相四桥臂整流器在a-b-c 坐标系下数学模型16-19
2.2 三相四桥臂整流器在其他坐标系下数学模型19-23
2.3 本章小结23-24
3 控制器设计24-39
3.1 电流内环设计24-35
3.2 电压外环设计35-38
3.3 本章小结38-39
4 四桥臂整流器在UPS 中的应用39-58
4.1 多相系统中功率的定义39-46
4.2 UPS 设备功率流分析46-48
4.3 四桥臂整流器平均功率控制48-51
4.4 整流逆变联合调制方式51-57
4.5 本章小结57-58
5 主电路参数选取58-66
5.1 交流滤波电感选取58-64
5.2 直流电容参数选取64-65
5.3 本章小结65-66
6 实验结果与分析66-73
6.1 平衡负载下的仿真及实验分析66-68
6.2 不平衡负载下的仿真及实验分析68-71
6.3 故障情况下的仿真及实验分析71-72
6.4 本章小结72-73
7 全文总结73-74
7.1 本文工作总结73
7.2 今后工作展望73-74
致谢74-76
参考文献76-79
