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1、西南交通大學(xué)課程設(shè)計課程名稱：交流傳動課程設(shè)計設(shè)計題目：兩電平PWM整流電路及其控制系統(tǒng)仿真院系：電氣工程系專業(yè)：電力機車年級：2009姓名：高健指導(dǎo)教師：丁菊霞西南交通大學(xué)峨眉校區(qū)2012年11月5日第28頁西南交通大學(xué)課程設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書專業(yè)電力機車姓名高健學(xué)號20097923開題日期：2012年9月1日完成日期：2012年10月25日題目兩電平PWM整流電路及其控制系統(tǒng)仿真一、設(shè)計的目的PWM整流電路是電力機車主電路的重要組成部分，它可以改善機車的功率因數(shù)和減少諧波電流對電網(wǎng)的干擾。兩電平PWM整流電路通過PWM
2、產(chǎn)生脈沖信號控制IGBT導(dǎo)通，實現(xiàn)構(gòu)成矢量直角三角形以提高功率因數(shù)。通過該設(shè)計，使我們掌握兩電平整流的基本原理以及各部分的工作模式，通過仿真控制，比較理論實際分析PWM的整流特性。二、設(shè)計的內(nèi)容及要求設(shè)計指標(biāo)：1、了解兩電平PWM整流器的國內(nèi)發(fā)展前景以及它對于機車功率等各方面帶來的影響2、仿真分析直流側(cè)電壓波形3、整流輸入電壓波形以及網(wǎng)側(cè)電壓波形，同時通過參數(shù)設(shè)置與調(diào)試達到理想效果4、用FFT工具分析網(wǎng)側(cè)電流諧波含量三、指導(dǎo)教師評語四、成績指導(dǎo)教師(簽章)年月日第28頁西南交通大學(xué)課程設(shè)計摘要眾所周知，在傳統(tǒng)的整流電路中
3、，晶閘管可控整流裝置的功率因數(shù)會隨著其觸角的增加而變壞，這不但使得電力電子類裝置成為電網(wǎng)中的主要諧波因素，也增加了電網(wǎng)中無功功率的消耗無論是不控整流電路，還是相控整流電路，功率因數(shù)低都是難以克服的缺點。PWM整流電路是采用PWM控制方式和全控型器件組成的整流電路?？梢宰畲罂朔β室驍?shù)低，諧波多等問題。本文詳細分析單相電壓型PWM整流電路的工作原理和工作模式，說明通過對PWM電路進行控制，選擇合適的工作模式和工作時序，可使PWM整流電路的輸出直流電壓得到有效的穩(wěn)定。同時也調(diào)節(jié)了交流側(cè)電流的大小和相位，實現(xiàn)能量在交流側(cè)和直流
4、側(cè)的雙向流動，并使變流裝置獲得良好的功率因數(shù)。同時通過對輸出電壓的波形進行實驗仿真分析，通過FFT工具對輸出電壓波形的諧波含量進行分析，以達到最優(yōu)輸出波形。最后建立其Matlab的仿真模型，驗證了設(shè)計的正確性。關(guān)鍵詞：單相電壓型PWM；整流；功率因數(shù)；Matlab仿真；直流側(cè)第28頁西南交通大學(xué)課程設(shè)計目錄摘要3第1章引言41.1概述41.2研究意義及背景51.3PWM整流器的分類及特點61.4開展工作7第2章單向PWM整流結(jié)構(gòu)及原理分析82.1單相電壓型橋式PWM整流電路的結(jié)構(gòu)82.2單相電壓型橋式整流電路的工作原理9
5、2.3單向電壓型PWM整流電路工作過程分析11第3章matlab仿真實驗分析143.1設(shè)計方案143.2各部分仿真圖形153.3相關(guān)參數(shù)計算173.3.1交流側(cè)濾波電感的選擇173.3.2直流側(cè)二次濾波器的選擇193.3.3直流側(cè)支撐電容的選擇193.4輸出波形19總結(jié)24致謝25參考文獻26第28頁西南交通大學(xué)課程設(shè)計第1章引言1.1概述PWM調(diào)制是現(xiàn)代發(fā)展起來的一項技術(shù)，早工程上主要有滯環(huán)比較法和三角波比較法，較之后者，滯環(huán)比較控制的硬件電路簡單，屬于實時控制，電流響應(yīng)快對負載的適應(yīng)性強，由于不需要載波，所以輸出電壓
6、不含特定頻率的諧波分量PWM整流電路是采用脈寬調(diào)制技術(shù)和全控型器件組成的整流電路，能有效地解決傳統(tǒng)整流電路存在的問題。通過對PWM整流電路進行有效的控制，選擇合適的工作模式和工作時序，從而調(diào)節(jié)了交流側(cè)電流的大小和相位，使之接近正弦波并與電網(wǎng)電壓同相或反相，不但有效地控制了電力電子裝置的諧波問題，同時也使得變流裝置獲得良好的功率因數(shù)。1.2研究意義及背景在所有的靜止電力變換電路中，整流電路是最早出現(xiàn)的，常用的整流電路拓撲結(jié)構(gòu)早在二、三十年代使用汞弧整流器時就已成熟[1]-[4]。除直接使用直流電源的設(shè)備外，大部分DC/AC
7、和DC/DC裝置的輸入直流電壓是經(jīng)不控或相控整流得到的，故整流電路的應(yīng)用也最廣。據(jù)1992年日本電氣學(xué)會的調(diào)查報告[5]，在所有的電力電子設(shè)備中，整流裝置要占到近70%之多。由于整流器的用量如此之大，所以它的輸入特性對電網(wǎng)有很大影響。概括來講，傳統(tǒng)的二極管不控整流和晶閘管相控整流器的主要缺陷是：(1)對公用電網(wǎng)產(chǎn)生大量的諧波；(2)整流器工作于深度相控狀態(tài)時，裝置的功率因數(shù)極低；(3)輸出側(cè)需要較大的平波電抗和濾波電容以濾除紋波。這導(dǎo)致裝置的體積、重量增大，損耗也隨之上升；(4)相控導(dǎo)致調(diào)節(jié)周期長，加之輸出濾波時間常數(shù)又
8、較大，所以系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)慢。以上缺點中的三、四條還僅是影響裝置本身的性能，而頭兩條，尤其是產(chǎn)生大量的諧波，對公用電網(wǎng)產(chǎn)生了嚴重的污染，已成為公認的電網(wǎng)公害。第28頁西南交通大學(xué)課程設(shè)計電網(wǎng)無功的副作用主要表現(xiàn)為降低了發(fā)電、輸電設(shè)備的利用率，增加了線路損耗。無功還使線路和變壓器的電壓降增大。至于諧波，它對公用電網(wǎng)的影響更
