单相pwm整流器控制系统优化分析与软开关拓扑结构研究

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1、单相PWM整流器控制系统优化分析与软开关拓扑结构研究1.绪论1.1基于RT技术的时候，对比使用P技术的同一类型的产品时，其重量变得只有传统式的60%。软开关技术的研发与应用，能够大大提高变换器的工作效率。发展到20世纪末时，国内的通信技术使用的输出电流50-100A，移相全桥ZVZCS-P开关变换器随着当今技术的发展，模块的效率已经超越了93%，还是相当可观的。对于低电压大电流输出的变换器，要更好的提高其工作效率，需要在软开关的基础上，使用电力MOS管反接来作为整流器的开关二极管，同步整流代替肖特基二极管来降低整流管

2、压降，来提高电路的效率。据说，在使用同步整流和软开关技术等技术的功率比较小的DC-DC变换器，48V/12V模块的效率能够成为96%、48V/5V模块的工作效率能成为92%-93%。一篇日本文献报道说一台100整流器与软开关技术的应用进行分析，主要包括单相整流电路的建模，控制策略研究及参数整定、使用整定的PI参数做matlab做仿真并进行验证、使用matlab工具箱进行PI整定参数、实际硬件电路的验证、软开关的原理与策略、实验仿真验证、Matlab下DSP28335与2812的配置区别与F28335的评估测试和总结与

3、展望等八个部分。（1）单相整流电路的建模，控制策略研究[26‐28]及参数整定。主要对单相整流器[5]进行数学建模，并分析其单环双环的控制策略，以及根据其控制策略如何求得系统的PI参数。（2）使用整定的PI参数做matlab做仿真并进行验证。根据上一章的算法求出的PI参数，具有一定的参考意义，把参数带入硬件仿真电路中，通过调节使系统的硬件仿真电路满足所需要的稳压，稳流，功率因数矫正等功能[13]，观察图形并分析其鲁棒性能。并且按照数学模型的方法搭建单环与双环的控制模型，对DMC模块中的PI参数与普通的PI参数之间的关

4、系进行分析，并将传递函数与硬件仿真模型对应起来，并使用matlab中的pidtool与sisotool[32,33]工具箱进行验证分析。（3）使用matlab工箱进行PI整定参数。提出一种新的方法来整定PI参数，把系统的模型参数带入，通过使用pidtool或者sisotool进行自整定，优化得到PI参数。而不用通过传统的手动计算。最后对目前的几种典型的PID控制器进行分析，最后对系统如何选择PID控制器结构和选择做一定的说明，需要进一步研究。（4）实际硬件电路的验证。做出单电流环，双环的控制程序，使用matlab的方

5、式下载到DSP28335中去，从而对系统能否实现闭环现象进行验证。并通过实际实验验证之前通过matlab工具箱整定出来的PI参数的正确性。并做关于其它参数的实验，证明其最优性。.........2.单相整流电路的建模与控制策略研究及参数整定单相电压型P整流电路的最基本的特征：保持直流侧的电压不变，而且使网侧的电流变为正弦波形。目前全控型高频电力电子器件的发展和价格不断的降低，与电压、电流等级的提高，达到系统功率因数为1。P整流控制方法越发成为大家首要选取的方案。2.1单相整流电路的建模单相电压型P整流器主要由交流电源

6、交流电感功率开关桥(H桥IGBT)直流侧储能电容负载等组成，如图2.1所示单相电压型P整流器是按照升压电路(Boost电路)的原理工作，因此，其输出的直流电压只能从输入交流电压峰值向上调节，而不能低于交流电压的峰值，不然会使系统发生异常现象，不能够正常的工作。...........2.2单相整流器的dq建模之前对单相整流电路的静止坐标系进行了分析和研究，这种数学模型的物理意义比较清晰，直观。但是交流侧是随时间变化的交流量，对于控制器的设计非常不利。因此需要通过坐标变换把两相静止的坐标系转化为与电网电压同频同相的旋转坐

7、标系[20]，从而交流信号转化为同步旋转坐标系中的直流信号，简化了控制方案的设计。对于单相整流器通过，分量来建模后发现，如果只考虑交流基波分量，则稳态情况下，模型的，分量都是直流变量；选取合适的同步坐标系的初始参考方向，比如轴与电网电动势矢量重合，则轴表示无功分量的参考轴，d轴表示有功的分量的参考轴，转化为直流分量对网侧的有功分量，无功分量进行独立的控制。系统中一般采单环，或双环控制（电压外环与电流内环）。电压外环的作用是控制直流侧电压，内环作用是按照电压外环作用输出电流指令对电流进行控制，锁相环作用是控制内环电流的

8、相位，比如实现单位功率因数的电流波形控制[31]。..........3电路的matlab仿真及验证............133.1整流电路的RTC模块中的PID参数与普通的PI模块区别.......213.4本章小结.........224.使用matlab工具箱进行PI参数整定.........234.1使用matlab中的pidtool