【正文】 2 三電平 PWM 整流器的研究方向 ........................................................................ 3 本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要研究內(nèi)容 .................................................................................... 4 第二章 單相三電平整流器的工作原理及系統(tǒng)分析 .......................................................... 5 PWM 整流器的工作原理 ..................................................................................... 5 二極管箝位整流器系統(tǒng)拓?fù)浞治?.......................................................................... 8 開關(guān)工作模態(tài)分析 ...................................................................................... 8 主電路拓?fù)涔ぷ鞣治?................................................................................ 13 三電平 PWM 整流器的數(shù)學(xué)建模 ...................................................................... 15 性能指標(biāo) .............................................................................................................. 17 直流側(cè)性能指標(biāo) ........................................................................................... 17 交流 側(cè)性能指標(biāo) ........................................................................................ 17 第三章 三電平 PWM 整流器的控制技術(shù) .................................................................... 19 PWM 整流器的直流電壓控制 ........................................................................... 20 PWM 整流器的交流電 流控制 ........................................................................... 21 滯環(huán)電流控制 ............................................................................................ 21 定時瞬時值電流控制 ................................................................................ 22 瞬態(tài)電流控制 ............................................................................................ 22 SPWM 控制原理及實(shí)現(xiàn) ..................................................................................... 24 SPWM 控制基本原理 ............................................................................... 24 SPWM 的單片機(jī)實(shí)現(xiàn) ............................................................................... 26 PID 基本原理及數(shù)字化實(shí)現(xiàn) .............................................................................. 26 第四章 中點(diǎn)電位平衡控制策略 ...................................................................................... 29 中點(diǎn)電位問題的產(chǎn)生原因 .................................................................................. 29 中點(diǎn)電位平衡控制策略 ....................................................................................... 31 第五章 三電平 PWM 整流器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真分析 .................................................. 33 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ VII MATLAB/simulink 仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ................................................................. 33 三電平整流器仿真模型的建立 ................................................................ 33 PI 控制器設(shè)計(jì) ........................................................................................... 35 穩(wěn)態(tài)情況下的系統(tǒng)仿真結(jié)果分析 ...................................................................... 35 動態(tài)情況下的系統(tǒng)仿真結(jié)果分析 ...................................................................... 37 負(fù)載突增情況 ............................................................................................ 37 負(fù)載突減情況 ............................................................................................ 38 總結(jié) ...................................................................................................................................... 39 致謝 ........................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。新的國家標(biāo)準(zhǔn)對傳統(tǒng)的相控變流器提出了更高的要求。與此相對應(yīng)，多種多電平變換器的調(diào)制方法也被提出和研究。 （ 4）在相同的直流母線電壓條件下，較之兩電平變換器，因?yàn)殡娖綌?shù)的增加，du/dt 應(yīng)力大為減小，在高壓大電動機(jī)驅(qū)動中，有效防止電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組絕緣擊穿，同時改善了裝置的 EMI 特性； 同時，由于 PWM整流器能夠抑制諧波和提高功率因數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流正弦化，且運(yùn)行于單位功率因數(shù)，而且能量可以雙向傳輸，輸出直流電壓紋波較小，克服了二極管不控整流電路和晶閘管相控整流電路的很多缺點(diǎn)，從而真正實(shí)現(xiàn)了電力電子 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 3 裝置的“綠色電能變換”，因此受到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，并開展了大量的研究工作。有關(guān)系統(tǒng)建模的研究工作，目前主要集中在建立各種坐標(biāo)系下的開關(guān)模型，以及在直流側(cè)電容電壓 21 uu? 假設(shè)條件下的模型簡化方面 [3135]。主要內(nèi)容如下： 以單相三電平電壓型 PWM 整流器為研究對象，分析了三電平 PWM 整流器的工作和控制原理，進(jìn)行了系統(tǒng)的 MATLAB 仿真。因此， PWM 整流器可以取得以下優(yōu)良性能： （ 1） 網(wǎng)側(cè)電流為正弦波； （ 2） 網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)控制（如單位功率因數(shù)控制）； （ 3） 電能雙向傳輸； （ 4） 較快的動態(tài)控制響應(yīng)； 顯然， PWM 整流器已不是一般傳統(tǒng)意義上的 AC/DC 變換器。其中交流回路包括交流電動勢 su 以及網(wǎng)側(cè)電感 L ；直流回路包括負(fù)載電阻 LR ；功率開關(guān)管橋路可由電壓型或電流型橋路 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 6 組成。此時 PWM 整流器網(wǎng)側(cè)呈現(xiàn)純電感特性，如圖 22a 所示；當(dāng)電壓矢量 ?abu 端點(diǎn)運(yùn)動至圓軌跡 B 點(diǎn)時，電流矢量 ?I 與電動勢矢量 ?su 平行且同向，此時 PWM 整流器網(wǎng)側(cè)呈現(xiàn)正電阻特性，如圖 22b 所示；當(dāng)電壓矢量 ?abu 端點(diǎn)運(yùn)動至圓 軌跡 C 點(diǎn)時，電流矢量 ?I 比電動勢矢量 ?su 超前 90176。 (3) 當(dāng)電壓矢量 v端點(diǎn)在圓軌跡 CD上運(yùn)行時， PWM整流器運(yùn)行于有源逆變狀態(tài)。 ++abaS1bS3bS2bS1aS4aS3aS2bS4ossi 1C 2u1u2C LR 圖 23 單相三電平 PWM 整流器主電路 開關(guān)工作模態(tài)分析 為了更加形象系統(tǒng)地分析三電平整流主電路的具體工作模態(tài)，可將每組橋臂等效為 1 個開關(guān)，兩組橋臂有 932? 種 開關(guān)組合，主電路有 9 種工作模態(tài)，每種工作模態(tài)都定義 1 個與之相應(yīng)的狀態(tài)量。圖 25(b)中 ?abU 超前 ?sU 的相角為 ? ， ?sI 和 ?sU 相位正好相反，電路工作在逆變狀態(tài)，即實(shí)現(xiàn)了能量的反饋，且功率因數(shù)為 l。 整流器直流側(cè)電容主要作用如下： (1)緩沖三電平整流器交流側(cè)與直流負(fù)載間的能量交換，且穩(wěn)定整流器直流側(cè)電壓； (2)抑制直流側(cè)諧波電壓。 則可以推出： 21 2 )1(2 )1( uSSuSSu AAAAAN ???? (25) 21 2 )1(2 )1( uSSuSSu BBBBBN ???? (26) 式 (25)、式 (26)想減，得 21 ]2 )1(2 )1([]2 )1(2 )1([ uSSSSuSSSSu BBAABBAAAB ???????? (27) 假設(shè)