四象限变流器的EMI分析及混沌PWM抑制技术的研究

论文摘要

随着电力电子的高速发展,现代电力电子装置的高频化带了来严重的电磁干扰问题,对电网和环境都会造成严重的电磁污染。目前广泛应用的四象限变流器,其高频谐波会导致严重的电磁干扰EMI问题。如何减小(EMI)成为四象限变流器应用的一个难点。针对这个问题本文提出了混沌PWM控制策略,这是一种从分散谐波能量着手解决四象限变流器EMI问题的新方法。本文首先详细分析了单相SPWM四象限变流器谐波产生的原理及谐波特性。然后针对谐波产生机理,提出了混沌SPWM控制策略。并且详细论述了实现混沌SPWM的方法和两种混沌映射的参数和性能,分析总结了应用两种映射的参数选择的原则。然后将所研究的混沌PWM控制策略推广至三相四象限变流器,提出了三相四象限变流器SPWM和SVPWM的混沌控制策略。本文采用Matlab/Simulink软件,分别建立了单相SPWM,三相SPWM和SVPWM的混沌控制仿真模型,对所提出的混沌PWM策略抑制谐波的效果进行了验证。除此之外,针对不同混沌映射和不同频率变化范围的情况下的谐波分布情况进行对比分析,还分析了频率变化对系统工作性能的影响,最后通过仿真与现有常用的随机PWM进行了分析比较。在理论研究和仿真验证的基础上,本文在3.7kVA实验平台上进行了单相逆变和单相四象限整流的实验,给出了较为详细的实验系统的硬、软件设计和实验分析比较。实验结果表明混沌PWM策略在降低四象限变流器EMI方面是有效的,并且对输出电压的影响并不大,有利于满足EMC规范具有实际应用前景。图42幅,表12个,参考文献40篇。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 四象限变流器的电磁兼容问题
• 1.2 混沌在电磁兼容里的应用
• 1.2.1 混沌的基本术语
• 1.2.2 混沌的基本特性
• 1.2.3 利用混沌提高电力电子电路的EMC性能
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 研究内容
• 2 单相四象限变流器混沌SPWM控制的研究
• 2.1 单相四象限变流器控制原理
• 2.2 单相四象限变流器的谐波分析
• 2.3 混沌SPWM控制的策略
• 2.3.1 混沌SPWM控制的设计原理
• 2.3.2 混沌SPWM策略的实现
• 2.4 典型混沌映射的分析比较
• 2.4.1 Logistic映射及其参数特征
• 2.4.2 Tent映射及其参数特征
• 2.5 单相四象限变流器混沌SPWM控制的仿真分析
• 2.5.1 混沌SPWM控制与传统SPWM控制仿真结果的比较
• 2.5.2 混沌SPWM控制频谱的特性分析
• 2.5.3 混沌SPWM控制与随机SPWM控制仿真结果的比较
• 2.6 本章小结
• 3 三相四象限变流器混沌PWM控制的研究
• 3.1 三相四象限变流器混沌SPWM控制
• 3.1.1 SPWM谐波分析及混沌SPWM控制的设计原理
• 3.1.2 混沌SPWM控制的仿真分析
• 3.2 三相四象限变流器混沌空间电压矢量PWM（SVPWM）控制
• 3.2.1 混沌SVPWM控制的设计原理
• 3.2.2 混沌SVPWM控制的仿真分析
• 3.3 本章小结
• 4 单相四象限变流器混沌SPWM控制的实验研究
• 4.1 实验系统设计
• 4.1.1 系统主电路构成
• 4.1.2 控制系统硬件设计
• 4.2 控制软件设计
• 4.3 单相四象限PWM整流实验
• 4.3.1 预测电流控制
• 4.3.2 混沌SPWM控制前后的频谱特征比较
• 4.3.3 基于不同映射的谐波抑制效果的对比
• 4.3.4 混沌SPWM控制对输出电压的影响
• 4.4 本章小结
• 5 结论
• 5.1 全文总结
• 5.2 全文展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集