实现软开关功能的PWM整流器研究
发布时间：2021-12-31 08:40
三相电压型PWM整流器具有高功率因数和较低的电网电流谐波含量等特点,被大量投入应用。但是,随着开关频率和整流器功率等级的提高,半导体器件的开关损耗也随之增加,不仅造成整流器效率降低,更容易导致开关器件的过度发热甚至烧毁。相对于传统的硬开关整流器,软开关整流器以其较小的开关损耗,使得更高效率、更高功率密度以及更低成本成为可能。本文首先阐述了软开关三相PWM整流器的行业背景及研究意义,对比介绍各类软开关整流器的拓扑结构,分析其优缺点,并选择了一种拓扑结构简单、成本较低且容易实现控制算法的软开关三相PWM整流器,针对该拓扑结构关断电压应力较高的问题对谐振元件位置作出调整。随后,深入分析了该拓扑结构的工作原理和软开关的实现过程。阐述了软开关三相PWM整流器锁相环方案和双环控制策略,分析了其优缺点后提出了一种改进的调制策略,解决了原调制策略在小扇区切换时造成的网侧电流畸变问题。此外,介绍了软开关三相PWM整流器的硬件电路设计,包括主要器件的选型、各电量的采样和保护电路以及谐振参数组的设计步骤等。最后,搭建了基于Matlab/Simulink平台的仿真模型和基于该仿真模型的实验平台,仿真与实验数据...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
可以看到，电能
合肥工业大学硕士学位论文发展已经日趋成熟，其具有高功率因数和能量双向流动各种电力变换场所。但目前市场应用的整流器绝大多数干扰 EMI 和开关损耗很大，阻碍了开关频率和功率等转换效率，必须降低半导体器件的开关损耗。最简单的但其代价是需要放入更大的滤波电感才能满足电网质量器功率密度降低，且无源滤波器件会带来更高的成本。，并降低成本，必须提升开关频率，然而高频化、大功关损耗，且高频变化的电压电流会产生更大的 EMI。为低所带来的矛盾，软开关技术应运而生，使得更高效率低成本成为可能，从而成为当下电力电子领域的研究热
式中 E 为电网相电压幅值，ω 为电网电压角频率， 为电网 A 相电压初位。为便于分析，将 E 进行归一处理。采用 Clark 变换将电网电压由三相坐标系转换至两相静止坐标系，有：a aα3 2 b bβc c1 112 2 23sin( )3 3 32cos( )02 2s se ee tC e ee te e (3再用 Park 变换将其从两相静止坐标系转换到两相旋转坐标系： d α α2 2q β β2sin( ) cos( )3cos( ) sin( )cos ( ) ( )sin ( ) ( )s re e t teCe e t tett (3将 eq与 0 比较后送入 PI 调节器，调节稳定后有 = 、 = ，即锁相环角频率与电网实际角频率相等，锁相环通过运算获取的参考相位也与实际相位同步。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国能源产业十年回顾与展望[J]. 本刊编辑部. 能源. 2018(Z1)
[2]带有ZVS功能的三相PWM整流器调制算法研究[J]. 疏佳铭,王海欣,黄海宏. 电器与能效管理技术. 2018(20)
[3]能源互联网技术形态与关键技术[J]. 田世明,栾文鹏,张东霞,梁才浩,孙耀杰. 中国电机工程学报. 2015(14)
[4]具有高动态性能和锁相精确度的改进PLL设计[J]. 薛畅,王建赜,纪延超,江滨浩. 电机与控制学报. 2014(08)
[5]适用于电网不平衡时的广义积分器锁相环设计[J]. 胡应占,郭素娜. 电力系统保护与控制. 2014(11)
[6]自抗扰控制思想探究[J]. 高志强. 控制理论与应用. 2013(12)
[7]三相电压型PWM整流的新型双闭环控制策略[J]. 王恩德,黄声华. 中国电机工程学报. 2012(15)
[8]基于比例谐振调节器的逆变器双环控制策略研究[J]. 黄如海,谢少军. 电工技术学报. 2012(02)
[9]采用LCL滤波器的并网逆变器双闭环入网电流控制技术[J]. 徐志英,许爱国,谢少军. 中国电机工程学报. 2009(27)
[10]并网逆变器输出电流滞环跟踪控制技术研究[J]. 顾和荣,杨子龙,邬伟扬. 中国电机工程学报. 2006(09)
博士论文
[1]基于LCL滤波器的三相三线并网变流器若干关键技术研究[D]. 仇志凌.浙江大学 2009
[2]变速恒频双馈风力发电机交流励磁电源研究[D]. 赵仁德.浙江大学 2005
[3]PWM整流器及其控制策略的研究[D]. 张兴.合肥工业大学 2003
硕士论文
[1]并网逆变器中全软件锁相环的设计与实现[D]. 徐亚伟.南京理工大学 2014
[2]零电压开关三相PWM整流器分析及调制策略研究[D]. 马智远.浙江大学 2011
[3]线性系统模型降阶与控制器降阶研究[D]. 杨禹.浙江大学 2007
本文编号：3559955
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
可以看到，电能
合肥工业大学硕士学位论文发展已经日趋成熟，其具有高功率因数和能量双向流动各种电力变换场所。但目前市场应用的整流器绝大多数干扰 EMI 和开关损耗很大，阻碍了开关频率和功率等转换效率，必须降低半导体器件的开关损耗。最简单的但其代价是需要放入更大的滤波电感才能满足电网质量器功率密度降低，且无源滤波器件会带来更高的成本。，并降低成本，必须提升开关频率，然而高频化、大功关损耗，且高频变化的电压电流会产生更大的 EMI。为低所带来的矛盾，软开关技术应运而生，使得更高效率低成本成为可能，从而成为当下电力电子领域的研究热
式中 E 为电网相电压幅值，ω 为电网电压角频率， 为电网 A 相电压初位。为便于分析，将 E 进行归一处理。采用 Clark 变换将电网电压由三相坐标系转换至两相静止坐标系，有：a aα3 2 b bβc c1 112 2 23sin( )3 3 32cos( )02 2s se ee tC e ee te e (3再用 Park 变换将其从两相静止坐标系转换到两相旋转坐标系： d α α2 2q β β2sin( ) cos( )3cos( ) sin( )cos ( ) ( )sin ( ) ( )s re e t teCe e t tett (3将 eq与 0 比较后送入 PI 调节器，调节稳定后有 = 、 = ，即锁相环角频率与电网实际角频率相等，锁相环通过运算获取的参考相位也与实际相位同步。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国能源产业十年回顾与展望[J]. 本刊编辑部. 能源. 2018(Z1)
[2]带有ZVS功能的三相PWM整流器调制算法研究[J]. 疏佳铭,王海欣,黄海宏. 电器与能效管理技术. 2018(20)
[3]能源互联网技术形态与关键技术[J]. 田世明,栾文鹏,张东霞,梁才浩,孙耀杰. 中国电机工程学报. 2015(14)
[4]具有高动态性能和锁相精确度的改进PLL设计[J]. 薛畅,王建赜,纪延超,江滨浩. 电机与控制学报. 2014(08)
[5]适用于电网不平衡时的广义积分器锁相环设计[J]. 胡应占,郭素娜. 电力系统保护与控制. 2014(11)
[6]自抗扰控制思想探究[J]. 高志强. 控制理论与应用. 2013(12)
[7]三相电压型PWM整流的新型双闭环控制策略[J]. 王恩德,黄声华. 中国电机工程学报. 2012(15)
[8]基于比例谐振调节器的逆变器双环控制策略研究[J]. 黄如海,谢少军. 电工技术学报. 2012(02)
[9]采用LCL滤波器的并网逆变器双闭环入网电流控制技术[J]. 徐志英,许爱国,谢少军. 中国电机工程学报. 2009(27)
[10]并网逆变器输出电流滞环跟踪控制技术研究[J]. 顾和荣,杨子龙,邬伟扬. 中国电机工程学报. 2006(09)
博士论文
[1]基于LCL滤波器的三相三线并网变流器若干关键技术研究[D]. 仇志凌.浙江大学 2009
[2]变速恒频双馈风力发电机交流励磁电源研究[D]. 赵仁德.浙江大学 2005
[3]PWM整流器及其控制策略的研究[D]. 张兴.合肥工业大学 2003
硕士论文
[1]并网逆变器中全软件锁相环的设计与实现[D]. 徐亚伟.南京理工大学 2014
[2]零电压开关三相PWM整流器分析及调制策略研究[D]. 马智远.浙江大学 2011
[3]线性系统模型降阶与控制器降阶研究[D]. 杨禹.浙江大学 2007
本文编号：3559955
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