单相PWM整流器的研究策略与分析.docx

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1、单相PWM整流器的研究策略与分析摘要单相电压型PWM整流器是控制的，同时也具有很好的灵敏性，当输入端加入电流以后，其能够得到各个性能参数的以及直流电压的恒定状态，同时性能指标是最佳的选择，能量也实现了从两个方向都流动的效果，得到了大众学者的认可，符合了时代的主题，绿色环保，节约资源。本篇论文将从详细的介绍一下单相PWM整流器的控制现状，基本的控制原理以及拓扑电路结构图，同时讲一下单相PWM整理器的控制算法，最后自己设计一个电路图，用MT1AB做一个简单的仿真图。关键词：PWV整流器；瞬时直接电流控制；功率因数ABSTRACTsing1e-phasevo1tagesourcePWMrectifi

2、eriscontro11ed,atthesametime,ita1sohasgoodsensitivity,whenaddedintotheinputcurrent,whichcangetofeachperformanceparameterandDCvo1tageconstantstate.Atthesametime,theperformanceindexisthebestchoice,andenergytoachievetheeffectfromtwodirectionsaref1owing,hasbeenrecognizedbythepub1icandscho1ars,in1inewith

3、thethemeofthetimes,greenenvironmenta1protection,conservationofresources.Non1inear1oadsarecurrent1ybeingusedin1argebatches,which1eadstotheintroductionofreactivepowerandharmonics,whichaffectsthequa1ityofthepowergrid,resu1tinginunnecessary1osses.Sothisprob1emhasbeenwide1yconcernedbyscho1arsathomneandab

4、road,howtoe1iminatethereactivepowerandharmonic,howtoimprovethequa1ityofthepowergrid,improvethepowerfactor.Thisthesisstartswithadetai1ed1ookofsing1e-phasePWMrectifiercontro1status,basiccontro1princip1eandcircuittopo1ogystructurediagram,a1sota1kaboutfinishingsing1ephasePWMcontro1a1gorithm,fina11ydesig

5、nedacircuitdiagramandusingMAT1ABdoasimp1esimu1ationdiagram.Keywords:PWMrectifier:instantaneousdirectcurrentcontro1;APF目录第一章绪论.1.1课题研究背景及意义.31.2国内外PwM整流器研究发展现状.21.关于PWM整流器数学模型的研究.22.关于PWM整流器拓扑结构的研究.33.关于电压型PMJ整流器电流控制技术的研究.34.PWM整流器系统控制策略的研究.错误！未定义书签。第二章PWM整流器的工作原理2.1功率因数(PF)的定义2.2单相电压型PwM整流器工作原理.5第三章

6、PWM整流器的脉宽调制技术.73.1正弦脉宽调制基本原理3.2电压空间矢量脉宽调制技术.7第四章PwM整流器的控制94.1间接电流控制.94.2直接电流控制.10第五章系统的电路设计.11总结.致谢.15参考文献.16第一章绪论1.1 课题研究背景及意义伴随着政府对于科技的关注度越来越高，电力电子技术得到了巨大的发展，其能源配件也是持续升级，功能也在不断的完善当中。从最开始的只能控制一半电路的开关，对电路不能完全操控。举例来说：SCR,也可以叫它最普通的晶闸管，刚开始性能各方面不完善，但是再看看现在的晶闸管，全控操作，性能覆盖面非常大，同时也对晶闸管划分的越来越细，各自负责各自的功能。比如IG

7、BT.GTOsMOSFET等等。有负责绝缘的，有的则是门极关断，有的是在功率场方面起作用。到了20世纪中叶，慢慢的智能这个词扑面人来，伴随而来的是大批电力电子技术的降生，大大加快了功率半导体时代的到来。期间出现了以PwM控制为主要研究策略的配备。这时候逆变跟交流也出现了，同时被广泛的引用到我们的生活当中来。现在很多写着交流电的器材实际也需要直流电来给其供电,这就用到了整流装置。但是采用二极管或者晶闸管整流会不自觉地给电网带来了谐波干扰，造成电流的正弦波主线干扰信号，并且功率因数也出现了不允许的误差。所以这个电网污染问题引起了学者们的关注，同时开始研究这个问题。其中的核心问题就是如何使整流器的网

8、测得到一个理想的正弦波同时得到一个误差允许范围内的功率因数。最后有学者用到了PwM技术加入到这个问题当中，设计好思路以后研究这个问题，中间又经历的一个问题是流量流动问题。这样衍生两个方向，单向和双向流动问题，从而出现了两个不一样的拓扑结构，就是我们所学过的可逆PWM整流器和不可逆PWM整流器。这篇论文主要是从可逆这方面作为研究对象，提出自己的想法，然后分析一下单相电压型PWM整流器的控制。大多时候，我们认为能留的双向性体现在交流变化成直流上，其实这是不全面的，有的时候也会出现有缘的逆变现象，就是所谓的变流。准备的说现在的PWM整理器不是传统意义上的整流器，中间加了很多不一样的模块。随着时间的过

9、去，技术日益成熟，这项技术的发展也是越来越成熟，从最开始的半控制系统加上器件是桥路设计到现在的全控。拓扑结构也是由单相到了三相再到现在的组合式的电路，同时加上了低高电平以及混合的。开关也由硬开关到了软开关的使用，同时功率也是跳跃很大，现在发展到了兆瓦级。同时主电路上也混合的加入了VSR和CSR,即电压型和电流型整流器，最重要的是这些都渗透到了我们的生活当中。1.2 国内外PWM整流器研究发展现状从1980年开始，这项技术一直深受学者们的重视，同时从事电力电子技术人员也是努力寻找合适的方法，慢慢深入进去研究这个问题，随着时间的推移，PWM整流技术也取得了一定的进步，同时研发了许多的再生资源，例如

10、APF、UPS、ED、UPFC.HVDC,太阳能等等。这些新开发出来的技术同时也带动了PWM飞速发展，电路的构成日益完善，包含的电器元件也是能够克服很多难题，去除很多滤波的干扰，但是我国的的智能控制还是不够成熟跟全面，AD/DC的转换技术存在很多的漏洞，很多问题的存在耽误我国的电网不能独立工作，数字信号处理刚处在入门阶段，与西方列强还有一定的差距。现在PWM整流器需要研究以下的问题：1 .关于PWM整流器数学模型的研究其数学模型主要是用我们学到的自动控制原理为主要根基。格林提出了用变换坐标的方法来研究PWM整理器的方法，同时用到了离散系统，也有连续函数方面的内容。同时吴先生和德文建立了一个时域

11、模型，并且把时域分了高频跟低频两个区，同时也求得了这个时域的根。当使用电子电子建立所需要的模型的时候，单相的PWM整流器正要是用到了三个著名的公式：基尔蜜夫定律、特勒根定理法、拉格朗日方程法。其开关模型主要使用到了基尔霍夫定律去建立微分方程，这个方法对于建立仿真以及分析结果非常方便。线性系统分析时域问题的时候，雷姆跟胡东宇则发现了dq坐标也可以对PWM整流器建立坐标模型，从而进行它们的动态分析，在前面两个坐标系下毛恒春等学者则更进一步，建立了一个更有创新的理论一降阶小信号模型，这个方法得当方面的地方就是简化了模型，分析起来更方便。2 .关于PWM整流器拓扑结构的研究PWM整流器在最近的的几年基

12、本上没有大的改变，唯一能够改变的只是把拓扑结构上的主电路简化的更容易分析，另外一方面也是节约成本，尽量在能完成本职功能的同时减少元器件的数量。电压型跟电流型是该拓扑电路的两个组成部分，电压型的特点是电能储备，采用的是电容的充电放电的原理，利用电能储备的这个功能可以使整流器直流侧出现组织很大的电流源。电流型则是利用大电感进行储备电流，效果也有相似。但是不同的地方是功率不同，研究的层面不一样。大体分为中低功率和大功率，分别研究在不同场合下其拓扑结构或者整流器的作用，还有软开关的的作用。在电流很大的地方，一般的黄金搭档就是变流器之间的组合，就是我们所描述的没有电压型帮助，只有电流型PwM整流去并联去

13、实现结果。3 .关于电压型PWM整流器电流控制技术的研究电压型的PWM整流器的主要控制的作用，首先是要一个恒定的电压前提是直流的，另外一个就是正弦化的波形图加上追踪的功能。网测的电流其实是很重要的，它的控制的将直接导致了静态跟动态的性能的所属问题。整理器的网测电流一共分成两种情况：间接跟直接两种控制的类型。直接的控制反应速快，同时灵敏度也高，同时电路中也加入了保护电路的功能，相比于间接的，直接的控制则没有那么多优越性，动态响应也相对慢一点，不是在很多地方能够得到良好的应用。第二章PWM整流器的工作原理2.1功率因数(PF)的定义在交流线性电路中，电压与电流之间的相位差的余弦叫功率因数，用符号C

14、。Sf表示。由于整流电路属于非线性电路，所以功率因数(PF)在数值上等于有功功率与视在功率的比值，即：(2-1)上面的公式中I为输入电流的有效值,U为电压有效值，如果设交流电压为正弦，电流不是正弦，即出现2-2的公式公式后面的都是二次的谐波的分量，但是总的有效值为：(2-3)有功功率，功率因数的公式如下p=UI,cos(2-4)(2-5)在上面的工作当中kd是电流发生畸变的一个系数，旁边那个也是一个系数，是电流相位移动的固定系数。总谐波的电流畸变率(THD)就可以写成(2-6)由2-2跟公式2-6可以得到(2-7)假设COSf=1。以及当f=0的时候：(2-8)2.2单相电压型PWM整流器工作

15、原理(a)整流工况图1是单相电压型PwM整理器的整流电路图，其主要就是单相的桥式电路，这种电路最早的出现是在机车装置当中，如图1所示，每一个桥臂都是由全部控制器跟反并联的整流二极管相连。电路当中1为阻抗器，安装在交流的一边，主要的作用就是平衡整个控制回路的电压，同时存在一部分的电能。上图的工作原理就是能量之间进行传递，能量的传递经过整流二极管搭建起来的电路之间传递。从VDITD4实现交流向直流的传递流动，也可以通过全控的装置VTITT4实现直流侧变化成交流，同时根据电路的闭环装置实现反馈到电网。能力啊那个的传递是整流还是逆变主要还是根据VT1-VT4的脉宽调制方式决定。(b)逆交工况图2单相电压型PWM整流电路运行方式相量图根据图2所示单相电压型整流电路的运行方式的向量图，根据相角的变化来分析一下单相电压型PWM整流器的工作原理。交流一侧的电压的基波分量，电流的基波分量，有如下的公式成立；由上面的公式可以看到如果采用了合适的PWM的整流器,可以产生调制电压跟电网的频率一样,同时可以调节一下调制电压，可以得到电网电流与网压相位的关系，可以是方向一致，也可以是方向相反。图2就是体现了这两个过程的相角的变化，整流跟逆变。下面就分析一下整流的过程，通过数学模型的方法推导一下：uN(t)=Uwsin(2)调