热声发电系统的分相整流控制策略研究

发布时间：2024-02-13 22:21

　　热声发电系统是利用热声发动机推动永磁直线发电机做高频往复直线运动,从而实现热能到电能的转换。热声发电技术可以实现对太阳能、工业余热及核反应堆余热等低品质热源的收集与利用,在能源危机以及环境污染日益严重的今天具有较大的发展潜力。然而由于直线发电机特殊的运行工况,其输出的电压为三相非正弦不对称波形,谐波含量高,电能的利用率较低。因此,通过选择合适的整流控制策略,对降低输入电流谐波含量和提高热声发电机输出电能的利用率具有重要意义。本文针对热声直线发电机输出的电能特性进行以下几个方面的研究:首先,在充分了解永磁直线发电机输出的电压特性及有源功率因数校正技术的基础上,提出分相整流控制策略,即组合型三相两级PFC的整流方案。分别对前后级主电路的拓扑结构及控制策略分析比较,确定前级电路采用基于平均电流控制的Boost PFC电路结构。后级电路采用带隔离变压器的移相全桥电路结构,并分析零电压开关状态的实现条件。其次,分别对前后级主电路进行设计分析,给出前后级电路中元器件相关参数的设计过程,并用Multisim仿真软件搭建前后级的硬件电路,验证前后级参数设计的合理性。然后对前后级的控制电路进行设计,选取...

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２两台直线发电机驱动的热声发电系统??Ｆｉｇ．?１．２?Ｄｕａｌ?ｌｉｎｅａｒ?ｍｏｔｏｒ－ｄｒｉｖｅｎ?ｔｈｅｒｍｏａｃｏｕｓｔｉｃ?ｐｏｗｅｒ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ??

作为发动机工作工质，运行频率７４Ｈ、平均工作气压３．５Ｍｐａ时，系统电功输出最大可以??达到４４６ＷＭ。实验发现，选择合理的能够相互适配的线性发动机以及热声发电机设备是??热声发电系统输出特性提升的关键，结构设计见下图１．２所示。??ｚ?声容??（冷却器??／反馈管回热￣￣??加....

图１．４单级ＰＦＣ电路??

同时其１０ｋＷ级发动机设备明显缩小。由于采用多台高效行波热声发动机协同工作，??这一热声发电系统不仅震动和噪音小，而且能够达到很高功率密度，应用前景非常广阔。??效率和电力都已经达到了世界先进水平。图１．３所示的发电系统在２０１４年４月己经成功??在云南楚雄正式运行??ｗｆｊｇ?....

图1.5两级PFC电路

对比单级式和两级式ＰＦＣ电路运行特性不难发现，两级式ＰＦＣ电路能够达到更良好??的校正效果，其优势在于：ＴＨＤ小而且能够得到较大功率因数，校正级电压输出恒定而??且能够保持很长时间，电压输入范围宽，能够适应多种电力场合。中间电容电压能够对稳??定调整控制，为后一级控制ＤＣ／ＤＣ变....

图１．６三相单体组合的的三相ＰＦＣ电路??Ｆｉｇ．?１．６?Ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ?ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅ?ｃｏｍｂｉｎｅｄ?ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ?ＰＦＣ?ｃｉｒｃｕｉｔ??

（ａ）两级ＰＦＣ电路?（ｂ）输入电压、电流与占空比波形??图１．５两级ＰＦＣ电路??Ｆｉｇ．?１．５?Ｄｏｕｂｌｅ－ｓｔａｇｅ?ＰＦＣ?ｃｉｒｃｕｉｔ??对比单级式和两级式ＰＦＣ电路运行特性不难发现，两级式ＰＦＣ电路能够达到更良好??的校正效果，其优势在于：ＴＨＤ小而且能够得到较....

本文编号：3897298