MATLAB变频器中PWM整流电路的分析研究(2)
6.3电流内环模块 27
6.4 PWM整流电路的仿真 28
6.4.1系统的动态过程分析 29
6.4.2 仿真结果及分析 29
6.4.3 抗扰性能分析 30
6.4.4各次谐波含量分析 30
6.5 结论 31
7 三相桥式PWM整流电路的控制系统设计 32
7.1整流技术中控制技术在未来的发展 32
7.2 PWM整流器在未来的应用 33
致谢 35
参考文献 36
附录 37
1 绪论
工业生产的快速发展，促进了电力电子技术的发展，电气设备、电力电子变换装置被更加广泛的应用在工业领域。在电力电子的变换装置中，由交流到直流的变换即整流所应用的范围是十分广泛的。但是一般的变换装置比如变频器等，都利用的是二极管来进行整流变换，但二极管整流滤波装置的接入，带来了很大量的电力谐波，并且注入到了电网当中。而电力谐波对于电气设备的干扰影响是十分严重的，由于干扰所造成的设备异常或者出现事故的趋势是趋于明显增加的状态。电力谐波已经成为安全运行用电设施和电力系统被污染的主要力量。
现在有两种比较主要的方式来解决电网的污染问题；
(1) 相对于电网来讲,可以使用的方法是可以将补偿器加在一般的电力系统之中，这样就可以使用补偿器来对电网中的谐波进行补偿。用这种方法可以将有源滤波器(APF)加到电网系统中去,但是它的成本相对来说比较高,而且它的控制过程也十分的复杂。近年来,静止无功补偿(SVC)已应用于负载无功补偿,但在补偿无功的同时,却不能抑制谐波,甚至因晶闸管相控工作方式而成为新的谐波源。
(2) 设计输入电流和电压同相、所包含的谐波量很少，但是有着很高功率因数的整流器。
第一种途径的方式是在产生谐波以后，再对其进行补偿,而第二个途径的办法是消除产生谐波的源头,从而在根本上解决了谐波问题。把PWM技术应用在由MOSFET、IGBT等全控器件组成的整流电路,工作时可以使网侧电流正弦化,获得功率因数为1,更甚于是能量可以进行双向流通,。这样绿色电能转换就可以真真正正的被实现,这样的整流器被命名PWM整流器,又可以被叫做单位功率因数变流器。
1.1 PWM整流器的概述
一般的二极管整流或者是相控整流，都没有在根本上解决谐波问题，而且有时候还会引入新的谐波源。因此想要解决这些问题，就要进行新的研究从而找到新的整流器。主要的思路就是将PWM技术引进到整流器的控制之中。因此产生了PWM整流器。
1.2PWM整流器的研究
1.2.1关于PWM整流器主电路拓扑结构的研究
依据PWM整流器拓扑结构不同，可将PWM整流器分为电流型和电压型两大类。为适应功率等级及用途的需要，人们研究了各种不同的PWM整流器拓扑结构。在小功率应用场合，PWM整流器拓扑结构的研究主要集中在减少功率开关和改进直流输出性能上。J．J．Shieh等对四开关三相电压型PWM整流器进行了建模与分析，并阐述了这类电路的工作特点。一般的电压型PWM整流器为Boost型变换器，正常工作时，其直流侧电压高于交流侧电压峰值，能不能利用电压型PWM整流器输出相对较低的直流电压呢? Ching．Tsai Pan等学者对一般的PWM整流器拓扑结构进行了改进，并取得了一定结果。对于大功率PWM整流器，其拓扑结构的研究主要集中在多电平拓扑结构、变流器组合以及软开关技术上。多电平拓扑结构的PWM整流器主要应用于高压大容量场合。将独立的电流型PWM进行并联组合而形成的变流器并联组合拓扑结构则应用在大电流场合，此并联采用了移相技术，即每个并联的PWM整流器中的PWM信号发生采用移相PWM控制技术，从而以较低的开关频率获得了等效的高开关频率控制，使得在降低功率损耗的同时，有效地提高了PWM整流器的电流、电压波形品质。也可将独立的电压型PWM整流器按类似的办法进行串联移相组合，以适应高压大容量的应用场合。此外，在大功率PWM整流器设计上，还研究了基于软开关(ZVS、ZCS)控制的拓扑结构和相应的控制策略，然而这一技术还有待进一步完善和改进。