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《兩電平PWM-整流器的調(diào)制策略研究(周宏).doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、兩電平PWM整流器的調(diào)制策略研究摘要：眾所周知，在傳統(tǒng)的整流電路中，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(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?？梢宰畲罂朔β室驍?shù)低，諧波多等問題。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，說明通過對(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
2、，實(shí)現(xiàn)能量在交流側(cè)和直流側(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)通過對(duì)輸出電壓的波形進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真分析，通過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)，第一章緒論1.1概述PWM調(diào)制是現(xiàn)代發(fā)展起來的一項(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
3、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(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)
4、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
5、網(wǎng)公害。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(duì)公用電網(wǎng)的影響更為嚴(yán)重。它的危害主要有以下幾個(gè)方面：(1)諧波增加了公用電網(wǎng)的附加輸電損耗，降低了發(fā)電、輸電設(shè)備的利用率；(2)在電纜輸電的情況下諧波以正比于其電壓幅值的形式增加了介質(zhì)的電場(chǎng)強(qiáng)度，縮短了電纜的使用壽命，還增加了事故次數(shù)和修理費(fèi)用；(3)諧波會(huì)影響用電設(shè)備的正常工作。比如諧波對(duì)電機(jī)產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致不希望的機(jī)械震動(dòng)、噪聲。還會(huì)引入附加銅損、鐵損，以及過電壓，導(dǎo)致局部過熱，絕緣老化，縮短設(shè)備使用壽命。瞬時(shí)的諧波高壓還可能損壞
6、其它一些對(duì)過電壓敏感的電子設(shè)備；(4)諧波還引起某些繼電器、接觸器的誤動(dòng)作；(5)諧波使得常規(guī)電氣儀表測(cè)量不準(zhǔn)確；(6)諧波對(duì)周圍的環(huán)境產(chǎn)生電磁干擾，影響通信、電話等設(shè)備的正常工作；(7)諧波容易使電網(wǎng)產(chǎn)生局部的并聯(lián)或串聯(lián)諧振，而諧振導(dǎo)致的諧波放大效應(yīng)又進(jìn)一步惡化和加劇了所有前述問題[6]。隨著用電設(shè)備諧波標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，采用高功率因數(shù)，低諧波的高頻開關(guān)模式PWM整流器，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二極管不控整流和晶閘管相控整流裝置是大勢(shì)所趨。和傳統(tǒng)整流器相比，PWM整流器可以控制交流電源電流為畸變很小的正弦化電流，且功率因數(shù)為1。此外，PWM整流器比起傳統(tǒng)相控整流器相比較，體積，
7、重量可以大大減小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度也可以顯著提高。1.3PWM整流器的分類及特點(diǎn)PWM整流器也稱開關(guān)模式整流器(SMR：SwitchModeRectifier)。從不同的角度看PWM整流器有不同的劃分。按是否具有能量回饋功能，將PWM整流器分成無能量回饋功能的整流器(PFC—PowerFactorCorrection)和具有能量回饋功能的整流器。按電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和外特性，PWM整流器分為電壓型(升壓型或Boost型)和電流型(降壓型或Buck型)。升壓電路的基本特點(diǎn)是輸出直流電壓高于輸入交流線電壓峰值，這是其升壓型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定的。升壓型整流器輸出一般呈電壓源特性，但
8、也有工作在受控電流源的時(shí)
