【正文】 t)在復(fù)平面上可以用如下等式表達:式228中的與表示兩相靜止坐標(biāo)下的量值，為V(t)在復(fù)平面上的投影， =?？臻g矢量PWM(SVPWM)控制思想的基本原理是利用逆變器各橋臂開關(guān)控制信號的不同組合，使逆變器的輸出電壓空間矢量的運行軌跡盡可能接近圓形。又有:由以上等式可得有功功率P與無功功率Q方程:3)ABC坐標(biāo)系在電壓型PWM整流器主電路圖中，假如網(wǎng)側(cè)三相電壓處于對稱狀態(tài)，IGBT管工作在理想情況下，定義開關(guān)函數(shù)如下:于是，與三相電壓型PWM整流器主電路等效的開關(guān)電路如圖2一4所示:由上圖可知，當(dāng)a相上橋臂截止，下橋臂接通。通過兩相靜止坐標(biāo)系可以轉(zhuǎn)換成兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，定義矩陣為:式中。下面對坐標(biāo)系作簡要介紹:以坐標(biāo)變換前后的功率相等為前提，擬定矩陣與。l)坐標(biāo)系坐標(biāo)系，也叫做兩相靜止坐標(biāo)系。整個控制電路引進了模糊PID控制器，系統(tǒng)將引進的模糊控制與PI控制結(jié)合，除此之外，控制系統(tǒng)主要功能還有三相靜止坐標(biāo)與兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的相互轉(zhuǎn)換。突出優(yōu)點是整流橋輸入端電流及功率因數(shù)可控且電能可實現(xiàn)雙向流動，能用于單位功率因數(shù)整流。三相電壓型PWM整流器主電路拓撲結(jié)構(gòu)如圖2一2所示。通過弱電控制強電，獲取接近于單位輸入功率因數(shù)，是整流器能否滿足性能指標(biāo)的關(guān)鍵部分。其中，主電路完成電能的AC到DC變換，是整流器電路的核心部分。三相電壓型PWM整流器電路結(jié)構(gòu)大致框圖如下圖2一1所示。除此之外，其他分類方法都可以劃分在電流型或者是電壓型分類中。按調(diào)制電平分可分為二電平、三電平和多電平電路。按開關(guān)調(diào)制分可分為軟開關(guān)和硬開關(guān)調(diào)制。第2章 三相電壓型PWM整流器控制技術(shù)的分析PWM整流器按直流儲能形式分類可以分為電流型和電壓型PWM整流器。第五章在前面幾章的基礎(chǔ)上對模糊電壓型空間矢量控制系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型，并進行仿真分析。第三章在對PWM整流器工作原理以及控制方法分析的基礎(chǔ)上，進行硬件設(shè)計，主要包括開關(guān)器件設(shè)計，控制電路設(shè)計，保護電路的設(shè)計，驅(qū)動電路設(shè)計以及通信電路的設(shè)計。本文第一章簡述諧波污染與功率因數(shù)問題，以及本課題研究的主要目的和意義，介紹了關(guān)于PWM整流器主電路拓撲結(jié)構(gòu)，電流控制方法，并概括了本文的主要研究工作。針對電網(wǎng)諧波污染問題，研究三相電壓型PWM整流器，以使網(wǎng)側(cè)電壓與電流正弦并且同相位，實現(xiàn)單位功率因數(shù)。圖1一4定時瞬時電流比較控制框圖定時瞬時電流比較控制法，與滯環(huán)電流比較控制法相比較，不同的是定時瞬時電流比較控制法是通過時鐘信號將時間固定，即定時將檢測電流與指令電流比較，從而產(chǎn)生控制系統(tǒng)電路中功率開關(guān)管的驅(qū)動信號，使輸入的電流呈鋸齒形狀來跟蹤指令電流信號。圖1一3滯環(huán)電流比較法控制框圖電流滯環(huán)控制方式存在如下缺點:(l)其開關(guān)頻率不固定，引起開關(guān)狀態(tài)的任意性。在這里，跟蹤誤差是固定的，由滯環(huán)環(huán)寬決定。下面對PWM電流控制方法中的滯環(huán)PWM電流控制與定時瞬時電流比較法作簡要闡述。它不但提高了網(wǎng)側(cè)電流的動態(tài)和靜態(tài)性能，還增強了系統(tǒng)魯棒性。采用此控制電路，結(jié)構(gòu)簡單，但輸入電流響應(yīng)速度慢。又因為其直接控制量為珠，所以又稱為相位和幅值控制。至于間接電流控制，它不是直接對輸入電流進行控制，而是通過間接控制三相PWM整流橋的交流輸入端電壓，以達到對輸入電流的控制。而間接電流控制方式的設(shè)計，是建立在PWM整流器的低頻穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上的，因而其動態(tài)響應(yīng)相比直接電流控制來說速度較慢，控制效果相對于直接電流控制方式較差，但是由于間接電流控制設(shè)計時不需要電流傳感器引入電流反饋，因而其電路整體實現(xiàn)起來簡單，系統(tǒng)成本相比較低些，從而也獲得了廣泛的應(yīng)用。目前PWM整流器的電流控制方法主要有直接電流控制和間接電流控制方式(又稱為幅相控制)兩種?？刂萍夹g(shù)是PWM整流器中至關(guān)重要的因數(shù)之一。直流側(cè)電容可以實現(xiàn)直流儲能。圖11單相橋式PWM整流器主電路結(jié)構(gòu)三相橋式PWM整流器主電路通過功率開關(guān)管對電路正弦波PWM控制，使網(wǎng)側(cè)電流與電壓正弦化并同相位，可以實現(xiàn)單位功率因數(shù)。在正弦調(diào)制PWM波飾中，只含有與被調(diào)制的正弦信號波頻率相同并且幅值成一定比例關(guān)系的基波分量，以及與三角載波相關(guān)的高次諧波，而沒有低次諧波。下面對單相橋式PWM整流器主電路拓撲結(jié)構(gòu)和三相橋式PWM整流器主電路拓撲結(jié)構(gòu)作簡單介紹。開關(guān)由以往比較簡單的硬開關(guān)改進成目前的軟開關(guān)控制。PWM整流器技術(shù)，經(jīng)過近20多年的研究和探索，得到了很大的改進和完善。而國內(nèi)目前主要還是以實驗研究為主。這種新型高功率因數(shù)整流器可以減少對電網(wǎng)的污染、提高系統(tǒng)效率、體積小、重量輕、模塊化，維護起來也比較方便。因此，本課題研究的主要目的就是研發(fā)出一種新型的PWM整流器來消除電網(wǎng)中諧波污染，提高電網(wǎng)質(zhì)量。PWM整流器配合PWM逆變器可以構(gòu)成理想的四象限交流調(diào)速用變流器，即雙PWM變流器。PWM整流器就是在以上原因發(fā)展起來的。另一種方法是被動式的，就是采用有源濾波電路或者無源濾波電路來旁路或補償諧波。消除諧波污染、提高電力電子裝置的電磁兼容性 (EMC)、能量轉(zhuǎn)換效率和質(zhì)量己成為電力電子應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱點之一。但是這些整流環(huán)節(jié)采用的都是二極管不可控整流電路或晶閘管相控整流電路，對電網(wǎng)注入大量諧波及無功，造成了相當(dāng)嚴重的電網(wǎng)污染。所以必須研究與傳統(tǒng)整流器不同的高功率因數(shù)整流器來消除或減小電網(wǎng)諧波污染。大量的無功功率會對電網(wǎng)造成不可小視的破壞。不控整流電路在帶電容濾波，輕載時稍微超前，但是隨負載增加而滯后，因此諧波也越大，功率因數(shù)隨之而降低。目前很大一部分變流裝備都要用到整流這個環(huán)節(jié)，通過這個整流環(huán)節(jié)能夠得到直流電壓。在這里，為反映電流畸變程度，專門定義為總諧波畸變率(THD).cos稱為位移因數(shù)。當(dāng)n取其他參數(shù)值時，I值都屬于諧波分量。然而與網(wǎng)側(cè)電壓歸結(jié)為同一個頻率的周期信號。對于線性負載組成的電路，如果加的電壓是正弦的，產(chǎn)生的電流是正弦的。因此傳統(tǒng)整流器已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代電力網(wǎng)的需要，整流技術(shù)也面臨前所未有的挑戰(zhàn)。現(xiàn)代電力電子裝置已經(jīng)成為目前電網(wǎng)最主要的諧波源。c)交流側(cè)電網(wǎng)電壓產(chǎn)生畸變。比較經(jīng)典的整流器是由晶閘管或者是二極管組成的非線性電路，但如上所述的電路存在以下幾方面的問題:a)輸入電流諧波含量高。隨著應(yīng)用電力電子裝置的普及，電網(wǎng)中存在的諧波污染問題逐漸嚴重。三相電壓型高功率因數(shù)PWM整流器已經(jīng)成為目前解決諧波污染的主要方法之一。最后，對模糊空間矢量控制建立數(shù)學(xué)模型，并對仿真結(jié)果進行總結(jié)和分析。PWM整流器是解決諧波污染最有效的方法之一。PWM整流器己經(jīng)彌補了相控整流器或不控整流器功率因數(shù)低，能量只能單相流動，諧波污染嚴重等缺陷。除此之外，電網(wǎng)無功功率的污染，還會導(dǎo)致電能損失，電網(wǎng)故障以及給予用戶生命財產(chǎn)安全帶來的危害己經(jīng)不可以忽視，對此必須采取行之有效的措施來減少電網(wǎng)中諧波污染。 學(xué)科分類號： 本科生畢業(yè)設(shè)計三相電壓型高功率因素PWM整流器研究摘 要隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們對電能的需求量在不斷的增加，因而對電網(wǎng)的質(zhì)量提出了更高的要求。在傳統(tǒng)的電網(wǎng)中，為減少無功含量，一般采用相控或者是不控整流電路，但傳統(tǒng)的整流器給電網(wǎng)中注入了大量的諧波污染，因而對電網(wǎng)的污染也就更加明顯。在科技發(fā)展的今天，相控整流電路以及不控整流電路，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代電力發(fā)展的需求，無法更好的使如今電網(wǎng)處在高效工作狀態(tài)，所以不得不被取代， PWM整流技術(shù)應(yīng)運而生。取而代之的是PWM整流器可以實現(xiàn)能量的雙向流動，功率因數(shù)可以到達單位功率因數(shù)，電路性能穩(wěn)定以及消除諧波污染等。論文首先分析了功率因數(shù)問題，諧波污染問題，PWM整流器原理，PWM整流器控制手段，以及主電路拓撲結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的闡述了空間矢量控制方案，并將模糊控制引入空間矢量控制中，實現(xiàn)了模糊空間矢量控制。結(jié)果表明，基于三相電壓型高功率因數(shù)PWM整流器，除了能夠?qū)崿F(xiàn)高功率因數(shù)外，還可以消除諧波，實現(xiàn)能量雙向流動，以及改善了整流器整體性能，滿足了消除電網(wǎng)諧波污染的要求。關(guān)鍵詞：諧波污染，PWM整流器，SVPWM，功率因數(shù)，模糊控制ABSTRACTAlong with the modem economic fast development，the people have more and more requirement for e