單相pwm整流電路設(shè)計(jì)(電力電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告)-資料下載頁
2025-07-22 02:23本頁面
【正文】 母線支撐電容上產(chǎn)生 2 倍于電網(wǎng)頻率的交流電壓，即直流母線支撐電容上的電壓是一個(gè)直流電壓疊加一個(gè) 2 倍于電網(wǎng)頻率的交流電壓。如果在直流支撐電容兩端并聯(lián)一個(gè)諧振頻率為 2 倍電網(wǎng)頻率的LC 濾波器，使得 2 倍頻交流電流分量流過該諧振濾波器，使得流入直流母線支撐電容的電流僅僅是直流分量，那么直流母線電壓必然是穩(wěn)定的直流電壓。因此，為了使單相電壓型 PWM 整流器輸出電壓僅為穩(wěn)定的直流電壓，需要在直流母線電容兩端并聯(lián)諧振頻率為 2 倍于電網(wǎng)頻率的 LC 諧振濾波器。在實(shí)際問題中，設(shè)計(jì)直流側(cè) LC 諧振電路時(shí)，主要考慮以下兩個(gè)方面的問題：（1）LC 諧振濾波器的諧振頻率是 2 倍于交流側(cè)輸入電壓頻率。（2）將電容 C 取得稍微大一點(diǎn)。諧振頻率為： 整流電路的simulink仿真運(yùn)用matlab/simulink對(duì)此單相PWM電壓型整流電路進(jìn)行仿真，可由上述參數(shù)選擇公式計(jì)算出參數(shù)，其仿真參數(shù)如下：單相交流電壓220V整流器輸入側(cè)電感12mH整流器輸入側(cè)電阻直流側(cè)電容1600uF直流側(cè)負(fù)載電阻50Ω直流側(cè)負(fù)載電阻400VIGBT開關(guān)頻率10kHz輸出功率3KW仿真電路控制信號(hào)方式采用直接電流控制，仿真電路圖如圖6所示。圖 6 單相電壓型PWM整流電路仿真 通過電壓和電流反饋，然后再與三角載波做比較，得到兩組互補(bǔ)的PWM控制信號(hào)，去控制IGBT的通斷，已達(dá)到最后輸出電壓維持在400V附近。仿真后的輸出電壓波形如下圖7所示，之后就基本維持在400V左右，有一定的紋波，其直流成分相當(dāng)高。圖 7 單相電壓型PWM整流輸出的電壓波形直流側(cè)電壓穩(wěn)定時(shí)輸出直流電壓波形的效果，可見輸出直流側(cè)電壓波形較理想，與理論分析的基本一致。下圖7為單相電壓型PWM整流輸入電壓電流波形，從中可以看出兩者之間的關(guān)系。圖 8 單相電壓型PWM整流輸入電壓電流波形經(jīng)過PWM整流器后，穩(wěn)定時(shí)輸入電流與輸入電壓基本同相位，在同時(shí)取得最大值和最小值。出仿真電路穩(wěn)定運(yùn)行后交流側(cè)電流為規(guī)則正弦波且與交流側(cè)電壓同相位。這樣，輸入效率也就提高了，經(jīng)這種方式整流，其功率因數(shù)可以無限接近于1，對(duì)電網(wǎng)的諧波干擾很小。 對(duì)于控制信號(hào)PWM，四個(gè)IGBT的觸發(fā)信號(hào)如下圖9所示，其中VT1與VT2的控制信號(hào)互補(bǔ)，VT3與VT4的控制信號(hào)互補(bǔ)。圖 9 調(diào)制后控制信號(hào)PWM的波形 對(duì)simulink仿真結(jié)果的分析 仿真中，若交流測電感或者直流側(cè)電容參數(shù)設(shè)計(jì)的不合理，那么仿真的波形將相差甚遠(yuǎn)，這說明了電感電容的參數(shù)是PWM整流電路實(shí)現(xiàn)功能的關(guān)鍵因素。另外對(duì)于IGBT來說，其開關(guān)頻率一般不超過20kHz，此仿真中使用的是10kHz的開關(guān)頻率。可以看出輸出電壓的紋波還是比較大，其輸入電流的脈動(dòng)也比較明顯，這與開關(guān)頻率直接相關(guān)。 當(dāng)改變參數(shù)時(shí)，其仿真結(jié)果有較大的變化，例如將直流側(cè)電容改為C=160uF時(shí)，其穩(wěn)態(tài)輸出電壓的紋波較大，如下圖10。圖 10 當(dāng)直流側(cè)電容參數(shù)取值偏小時(shí)（C=160uF）的輸出電壓波形 另外，對(duì)于IGBT的模型，仿真中的參數(shù)與真實(shí)器件的參數(shù)有差別，其開通和關(guān)斷需要一定的時(shí)間，這將導(dǎo)致器件的功率損耗。要降低損耗，可以探索采用零電壓零電流開斷的軟開關(guān)技術(shù)。5．工作展望 此次課程設(shè)計(jì)收獲非常大，了解了PWM整流的優(yōu)越性能，明白了單相電壓型PWM整流器的工作原理，能夠?qū)χ麟娐愤M(jìn)行設(shè)計(jì)和元器件參數(shù)計(jì)算，掌握了間的的PWM控制方法，從simulink軟件仿真的角度上實(shí)現(xiàn)了單相電壓型PWM整流電路的功能，從而理解到PWM整流器的優(yōu)越性能。 雖然這次初試PWM整流電路取得了一些收獲和成就，但PWM整流器還有許多更深?yuàn)W的知識(shí)。包括電流型PWM整流、逆變，其控制策略又有各種樣式，這都學(xué)要我們?cè)诮窈蟮纳钪兄饾u去學(xué)習(xí)和掌握。參考文獻(xiàn)[1] 王兆安,黃俊. 電力電子技術(shù)(第4版) [M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.[2] 張興，張宗?。甈WM整理器及其控制[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003：23．70．[3] 李方正等．單相電壓型PWM整流器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真[J]．裝甲兵工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，21(3)：65—68．[4] 張軍偉，[J].,32(8).[5] 黃衛(wèi)平，[J].（1）. WORD格式整理
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