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1、西南交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)課程名稱：交流傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)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(jī)車年級(jí)：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(yè)西南交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)電力機(jī)車姓名高健學(xué)號(hào)20097923開(kāi)題日期：2012年9月1日完成日期：2012年10月25日題目?jī)呻娖絇WM整流電路及其控制系統(tǒng)仿真一、設(shè)計(jì)的目的PWM整流電路是電力機(jī)車主電路的重要組成部分，它可以改善機(jī)車的功率因數(shù)和減少諧波電流對(duì)電網(wǎng)的干擾。兩電平PWM整流電路通過(guò)PWM
2、產(chǎn)生脈沖信號(hào)控制IGBT導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)構(gòu)成矢量直角三角形以提高功率因數(shù)。通過(guò)該設(shè)計(jì)，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(guò)仿真控制，比較理論實(shí)際分析PWM的整流特性。二、設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求設(shè)計(jì)指標(biāo)：1、了解兩電平PWM整流器的國(guó)內(nèi)發(fā)展前景以及它對(duì)于機(jī)車功率等各方面帶來(lái)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(shí)通過(guò)參數(shù)設(shè)置與調(diào)試達(dá)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(píng)語(yǔ)四、成績(jī)指導(dǎo)教師(簽章)年月日第28頁(yè)西南交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)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(huì)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(wú)功功率的消耗無(wú)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(diǎn)。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。可以最大克服功率因數(shù)低，諧波多等問(wèn)題。本文詳細(xì)分析單相電壓型PWM整流電路的工作原理和工作模式，說(shuō)明通過(guò)對(duì)PWM電路進(jìn)行控制，選擇合適的工作模式和工作時(shí)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(shí)也調(diào)節(jié)了交流側(cè)電流的大小和相位，實(shí)現(xiàn)能量在交流側(cè)和直流
4、側(cè)的雙向流動(dòng)，并使變流裝置獲得良好的功率因數(shù)。同時(shí)通過(guò)對(duì)輸出電壓的波形進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真分析，通過(guò)FFT工具對(duì)輸出電壓波形的諧波含量進(jìn)行分析，以達(dá)到最優(yōu)輸出波形。最后建立其Matlab的仿真模型，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。關(guān)鍵詞：?jiǎn)蜗嚯妷盒蚉WM；整流；功率因數(shù)；Matlab仿真；直流側(cè)第28頁(yè)西南交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)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(diǎn)61.4開(kāi)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(guò)程分析11第3章matlab仿真實(shí)驗(yàn)分析143.1設(shè)計(jì)方案143.2各部分仿真圖形153.3相關(guān)參數(shù)計(jì)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(xiàn)26第28頁(yè)西南交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)第1章引言1.1概述PWM調(diào)制是現(xiàn)代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)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(jiǎn)單，屬于實(shí)時(shí)控制，電流響應(yīng)快對(duì)負(fù)載的適應(yīng)性強(qiáng)，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(wèn)題。通過(guò)對(duì)PWM整流電路進(jìn)行有效的控制，選擇合適的工作模式和工作時(shí)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(wèn)題，同時(shí)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)早在二、三十年代使用汞弧整流器時(shí)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(huì)的調(diào)查報(bào)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(duì)電網(wǎng)有很大影響。概括來(lái)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(duì)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(shí)，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(zhǎng)，加之輸出濾波時(shí)間常數(shù)又
8、較大，所以系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢。以上缺點(diǎn)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(duì)公用電網(wǎng)產(chǎn)生了嚴(yán)重的污染，已成為公認(rèn)的電網(wǎng)公害。第28頁(yè)西南交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)電網(wǎng)無(wú)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(wú)功還使線路和變壓器的電壓降增大。至于諧波，它對(duì)公用電網(wǎng)的影響更
