电压型PWM可逆整流器的双闭环控制仿真与实验

"本文主要探讨了双闭环控制的PWM可逆整流器的原理和实现方法，包括系统模型建立、电压、电流双闭环控制的基本原理、电压空间矢量PWM技术的应用以及在MATLAB/Simulink环境中的仿真和基于DSP-TMS320F2812的实验验证。" 在电力电子领域，双闭环控制的PWM可逆整流器是一种高效、动态响应快的电源转换设备。该整流器的核心在于其电压和电流的双闭环控制系统，这种设计确保了系统能快速响应负载变化并保持稳定运行。 1. PWM整流器的基本原理： PWM整流器采用了三相电压型拓扑，通过调整脉宽调制（PWM）来控制交流侧的电压upa、upb、upc，从而调节电流的幅值和相位。在A相的分析中，当交流侧电感作用时，电路呈现升压斩波特性。电流控制方法通常分为间接电流控制（不考虑电流反馈）和直接电流控制（引入电流反馈）。本文采用的是直接电流控制，利用dq坐标变换实现电流的精确跟踪，这种方法在稳态时能消除误差。 2. 空间矢量PWM控制理论： 空间矢量PWM（SVPWM）技术是基于三相交流电源的空间电压矢量概念，通过合成不同的电压矢量来达到接近理想直流电压的效果。在dq坐标系中，SVPWM能够更有效地利用电压，相较于传统的SPWM，其电压利用率提高了大约15%，并且动态性能更优。SVPWM通过8种不同的开关组合对应8条空间矢量，将复平面划分为6个扇区，以实现更平滑的电压输出。 3. 双闭环控制： 电压环控制目标是维持直流侧电压的稳定，通过调节PWM信号来调整输出电压。电流环则负责确保电流跟随设定值，通过反馈电流信号进行实时校正，实现快速响应和高精度控制。参数选择对于闭环控制系统的性能至关重要，需要兼顾稳定性、响应速度和抗干扰能力。 4. 仿真与实验： 作者在MATLAB/Simulink环境下建立了系统模型，通过仿真验证了控制策略的有效性。实验部分，他们使用DSP-TMS320F2812微控制器来实现硬件实时控制，进一步验证了理论设计与实际操作的一致性，结果显示，所设计的整流器具有快速动态响应和良好稳定性。 双闭环控制的PWM可逆整流器在煤矿机械等工业应用中具有重要价值，它能够提供高质量的直流电源，同时具备优秀的动态特性和高效率。通过理论分析、仿真验证和实际实验，这种控制策略的可靠性和实用性得到了充分证明。