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基于DSP三相变流器滑模变结构控制 |
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发表时间：2005-9-29 21:32:50 浏览人次： 我要投稿 |
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>确定了电压空间矢量(SVPWM)作为开关控制策略。详细阐述了其基本原理。基于MATLAB对其进行了仿真研究。针对可逆变流器使用常规的PID控制对系统参数变化的较为敏感性，电压环采用了滑模变结构控制以期得到改善。基于MATLAB仿真软件完成了系统的忽略高次谐波、不忽略高次谐波下的SPWM、SVPWM的闭环系统仿真。针对单片机控制系统的计算速度慢，实时性控制较差，因此本课题采用TI公司的数字信号处理器TMS320F240来控制系统，以期提高计算速度。根据本课题的控制方案，设计了系统软件流程，编写了系统的电流电压双闭环程序。基于TMS320F240发出开关频率fs=900Hz的空间矢量波形。理论上的分析结合实践过程完成了系统的开环和闭环实验，验证了控制方案的可行性。本课题获得河北省教委科技基金支持，是国家自然科学基金的后续课题，对解决电网谐波污染，提倡绿色用电有着重大的经济价值和理论上的指导意义。
关键词 功率因数校正；可逆变流器；滑模变结构控制；空间矢量；数字信号处理器AbstractDevelopmentsurveyofcontrolstrategyofvoltagetypereversibleconverterissummarizedsystematically.Controlstrategyisstudiedindetail.Directcurrentd-qchangeandslidingmodecontrolsareregardedascontrolstrategyofthispaperonthebasisofcomparingofadvantagesanddisadvantagesvarietiesofcontrolstrategy.Mathematicsmodeissetforthdetailedly,including;currentgeneralmathematicsmode;d-qchangelargesignalmathematicsmodelandd-qchangesmallsignalmathematicsmodel.Thesystemcurrentloopisestablishedaccordingtod-qchangelargesignalmathematicsmodel.ThevoltageloopanditsSMCaredesignedaccordingtod-qchangesmallsignalmathematicsmodel.SpacevectorPWMisregardedasswitchcontrolstrategy.ItsessentialprincipleissetforthdetailedlyandissimulatedbasedonMATLAB.VoltageloopadoptsvariablestructurecontrolwithslidingmodeinordertoimprovewithregardtoconventionalPIDcontrol,whichissensitivetosystemparameter.CloseloopsystemsimulationofSPWMandSVPWMiscompletedwithneglectinghighharmonicsandwithoutneglectinghighharmonicsbasedonMATLAB.Becausecalculationspeedofsinglechipmicroprocessorisslowanditrealizestimingcontrolpoorly,digitalsignalprocessorTMS320F240ofTICompanyisadoptedtoimprovethecalculationspeed.Flowchartofsystemsoftwareisdesignedaccordingtocontrolstrategyofthispaper.Thedoublecloseloopprogramofcurrentandvoltageiscomplied.SVPWMwaveofswitchfrequency(900Hz)isemittedbasedonTMS320F240.Openloopexperimentationandcloseexperimentationiscompletedaccordingtotheoryanalysisandpracticeprocess,validatingfeasibilityofcontrolstrategy.ThispaperobtainsthesustainmentofscienceandtechnologyfundofcommitteeofeducationinprovinceHeBeiandisthefollow-uptaskofnaturesciencefundofcountryandhastheimportantvalueofeconomyandtheguidancesignificanceoftheory.
Keywordspowerfactorcorrection;reversibleconverter;variablestructurecontrolwithslidingmode;spacevector;digitalsignalprocessor目 录摘要……………………………………………………………………………ⅠAbstract……………………………………………………………………Ⅱ
第1章绪论…………………………………………………………………11.1功率因数校正技术的发展概况………………………………………1 1.1.1单个三相PFC电路………………………………………………2 1.1.2电流断续状态下三相单开关变换器……………………………3 1.1.3电流断续状态下的三相升压变换器……………………………4 1.1.4电流连续状态下三相升压变换器………………………………4 1.1.5三相降压整流器…………………………………………………51.2电压型可逆变流器的开关控制策略…………………………………51.3电压型可逆变流器的控制方案………………………………………6 1.3.1间接电流控制……………………………………………………6 1.3.2直接电流控制……………………………………………………71.4可逆变流器控制策略的新发展………………………………………9 1.4.1单周控制…………………………………………………………10 1.4.2占空比控制………………………………………………………10 1.4.3基于Lyapunov非线性大信号方法控制………………………10 1.4.4神经网络和模糊逻辑控制………………………………………10 1.4.5双电流控制………………………………………………………11 1.4.6输出直流电压的优化前馈补偿控制……………………………111.5本课题工作…………………………………………………………11第2章可逆变流器控制方案及数学模型…………………………132.1可逆变流器数学模型概述…………………………………………132.2系统数学模型的建立………………………………………………13 2.2.1系统通用数学模型的建立………………………………………14 2.2.2系统d-q数学模型的建立………………………………………16 2.2.3系统小信号数学模型……………………………………………182.3系统的控制方案……………………………………………………212.4变流器电流环的设计………………………………………………222.5滑模变结构控制理论………………………………………………25 2.5.1滑模变结构控制的基本问题……………………………………26 2.5.2滑模变结构控制的基本策略……………………………………26 2.5.3滑模变结构控制系统的动态品质………………………………272.6滑模控制器及电压环的设计………………………………………28 2.6.1广义控制对象的确定……………………………………………28 2.6.2滑模控制器的改进………………………………………………322.7本章小结……………………………………………………………36第3章系统仿真研究……………………………………………………373.1空间矢量PWM(SVPWM)的基本原理……………………………373.2空间矢量的工作模式和时间的计算………………………………383.3空间矢量调制比及其对系统的影响………………………………423.4空间矢量的MATLAB仿真………………………………………433.5控制系统仿真研究………………………………………………45 3.5.1不忽略高次谐波下的总系统SPWM仿真……………………49 3.5.2不忽略高次谐波下的总系统空间矢量仿真……………………503.6本章小结……………………………………………………………52第4章基于DSP软件实现……………………………………………534.1TMS320F240的结构与汇编原理……………………………………534.2TMS320F240的中断结构……………………………………………544.3TMS320F240的定点运算……………………………………………554.4系统控制的硬件和软件设计………………………………………56 4.4.1系统硬件设计……………………………………………………57 4.4.2系统软件设计……………………………………………………584.5本章小结……………………………………………………………60第5章系统实验…………………………………………………………615.1开环实验……………………………………………………………625.2闭环实验……………………………………………………………64 5.2.1电流闭环实验……………………………………………………64 5.2.2电压闭环实验……………………………………………………675.3实验注意事项………………………………………………………695.4本章小结……………………………………………………………69结论……………………………………………………………………………71参考文献………………………………………………………………………72攻读硕士学位期间所发表的论文……………………………………………77致谢……………………………………………………………………………78
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