分 类 号 学校代码
学号 M200971066
10487
密级
硕士学位论文
单相 PWM 整流器控制策略研究
学位申请人： 学科专业： 指导教师：
黄 辉
电力系统及其自动化 毛承雄 教授 陆继明 教授 2012 年 1 月 6 日
答辩日期：
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master of Engineering
The Research of Single-Phase PWM Rectifier
and Control Strategy
Candidate: Huang Hui
Major:
Power System and Its Automation
Supervisor: Prof. Mao Chengxiong
Prof. Lu Jiming
Huazhong University of Science & Technology
Wuhan 430074, P.R.China
January, 2012
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作
及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不
包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做
出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本
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保 密□，在_____年解密后适用本授权书。
本论文属于
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日期： 年
学位论文作者签名： 日期： 年 月
月 日
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
摘 要
随着社会的发展，人们对电能质量的要求越来越高，作为一种能够有效改善电能
质量的装置，电子电力变压器 EPT（Electronic Power Transformer）得到了越来越多的 关注，与传统变压器相比，EPT 可以维持负荷侧电压的恒定；可以保证原方电流和副 方电压为正弦波；原方功率因数和副方电压可调；可以抑制三相系统不平衡。本文以 EPT 输入级 PWM 整流器为研究对象，主要对单相 PWM 整流器控制策略进行研究。
分析了单相 PWM 整流器基本原理，并建立了其数学模型；分析了交流侧三次谐 为了实现单相 PWM 整流器直流侧电压的稳定和交流侧运行在单位功率因数状 波电流形成原因和抑制三次谐波电流的方法；介绍了常用的锁相方法。
态，分别分析了基于重复控制的 PWM 整流器控制策略和基于输入输出反馈线性化的 控制策略，为了减小直流电容电压中的二次纹波对交流电流控制的影响，在直流电压 控制环中添加了二次纹波滤波器。
本文对试验系统进行了硬件系统和软件系统设计。介绍主电路、采样信号调理电 路原理图，并且为软件系统设计了软件流程图。最后对采用的控制策略进行试验验证， 实现了直流电压的稳定和交流侧单位功率因数运行。
关键词：电子电力变压器 单相整流器 重复控制 反馈线性化
I
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
Abstract
With the development of society, the requirement of high quality and reliability power supply is increasing all the time. As one of the efficient device to improve power supply quality, Electronic Power Transformer (EPT) attracts an increasing attention of researchers. Compared with traditional transformer, EPT has a lot of advantages. The output voltage of the EPT is constant. The currents of the primary side and the voltage of the secondary side of the EPT are sinusoidal waves with very low total harmonic distortion (THD). The power factor of the primary side and the voltage of the secondary side could be flexibly controlled. It has the ability to keep system auto-balancing. This paper focuses on the control strategies of the single phase PWM rectifier of the EPT.
In this paper, the working principle of the single phase PWM rectifier is analyzed and a mathematical model is founded. The third harmonic in the supply current is also analyzed and a method is presented to improve the supply current. Traditional methods for phase lock loop is also introduced in this paper.
To keep the DC voltage constant and the single phase rectifier working at unit power factor, two control strategies are introduced in this paper, one of the strategies is repetitive control strategy and the other is feedback linearization control strategy. A second harmonic notch filter is presented to reduce the impact of the second harmonic voltage of the DC voltage on the control of the current.
The hardware system and software system of the experiment system are designed to verify the effectiveness of the control strategies. The paper introduces the design of electric scheme, control system, and gives the flow chart of the main program. Finally the experimental results prove that it is accorded the proposed methods and it is satisfied with the waveform.
Keywords: Electronic power transformer, Single phase PWM rectifier, Repetitive control,
Feedback linearization control
II