论文题目: 软开关三相PWM变流技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 电力电子与电力传动
作者: 屈克庆
导师: 陈国呈
关键词: 零电压软开关,三相变流器,直流环节谐振,辅助谐振变换极,功率因数
文献来源: 上海大学
发表年度: 2005
论文摘要: 电力电子整流装置的广泛深入应用,特别是朝着高频化和大功率化发展,引起了谐波污染、无功功率损耗、电磁干扰等很多负面效应。对传统的二极管或晶闸管整流装置进行改造显得很有必要。与设置谐波补偿装置和无功补偿装置集中解决谐波污染和无功功率损耗问题相比,软开关PWM变流技术更适合于实现各分散用户的电网治理(包括谐波污染、无功功率补偿、电磁干扰),在新能源开发和利用上也很有应用前景,是一种较为积极的节能降耗技术。软开关PWM变流技术是近年来电力电子技术与电力传动领域颇受关注的热点之一。 有关软开关PWM变流技术的研究主要集中在主电路拓扑结构、数学建模、系统性能、控制策略等方面。本文主要对软开关PWM变流技术进行研究,探索新型软开关变流器及其控制策略。 在总结三相PWM变流器拓扑结构及其控制策略的基础上,提出了一种新颖的三相直流环节谐振PWM变流器拓扑,深入分析了该拓扑结构的工作机理,建立起相应的数学模型,确立了各工作模式、等效电路、谐振的工作条件。 提出了一种实现单位功率因数的相量调节方式,并将其应用在功率因数可调的变流控制上。通过建立系统低频数学模型,分别在顺变和逆变状态下,探讨系统实现单位功率因数、从电网吸收或回馈容性、感性无功功率的动态调节过程。分析了控制角α、受控的功率因数角φ、最大负载能力、最大回馈电网电能与调制深度M、负载、电感量之间的关系,研究了变流器的工作区间。 为提高系统的动态响应性能,提出了一种适合于三相PWM整流的电流前馈控制方法,对这种电流前馈控制方式进行了原理分析和数学推导。探讨了系统的传输功率和稳定性问题,给出了传输功率与控制角α、调制深度M的关系,分析了系统稳定性问题中的功率因数角φ与控制角α的关系、控制角α的临界值、以及直流母线电压E_d与控制角α、调制深度M的关系。 在具体实现软开关三相PWM变流调制方法上,提出了采用正负斜率交替的锯齿载波的PWM调制方法,与采用传统的三角载波相比较,说明了该方式的优点。由于需要根据电流极性来选择锯齿载波,并且在电流极性翻转处会引起某种电流失真,提出了一种无传感器电流极性检测与电流补偿方法。分析了直流环环谐振三相高功率因数PWM变频系统的工作原理和控制方案。 理论仿真和实验研究表明:本变流器系统电流谐波含量小、正弦度好、能实现单位功率因数或功率因数可调的运行、能量双向流动、输出直流电压可调、动态性能好,能抑制电磁干扰。本成果已成功应用于台达科教发展基金项目“高功
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1．1 研究背景
1．2 三相PWM变流技术及其软开关技术研究
1．2．1 三相PWM变流技术研究
1．2．2 软开关三相变流技术
1．3 本文的主要工作及意义
第2章 三相直流环节谐振 PWM变流技术
2．1 主电路结构和谐振分析
2．2 谐振工作模式分析及数学解析
2．3 仿真研究
2．3．1 控制系统
2．3．2 仿真研究
2．4 小结
第3章 基于幅相控制的 PWM变流技术
3．1 实现单位功率因数的相量调节方式
3．1．1 变流器工作在顺变状态
3．1．2 变流器工作在逆变状态
3．1．3 变流器的工作区间分析
3．2 电流前馈控制方式
3．3 实现可调功率因数的相量调节方式
3．3．1 变流器工作在顺变状态
3．3．2 变流器工作在逆变状态
3．4 系统传输功率与稳定性的分析
3．4．1 传输功率与a、M的关系
3．4．2 关于稳定性问题
3．5 仿真研究
3．6 实验研究
3．6．1 控制系统
3．6．2 实验结果
3．7 小结
第4章 软开关三相 PWM变流器的实现
4．1 PWM调制方法
4．2 电流极性的检测
4．2．1 顺变状态下的电流极性判别
4．2．2 逆变状态下的电流极性判别
4．3 电流补偿
4．3．1 电流从i<0到i>0极性翻转时的补偿
4．3．2 电流从i>0到i<0极性翻转时的补偿
4．3．3 电流极性检测与电流补偿方法的实现
4．4 实验研究
4．4．1 控制系统
4．4．2 实验研究
4．5 三相直流环节谐振高功率因数 PWM变频系统
4．5．1 主电路结构
4．5．2 软开关动作分析
4．5．3 控制方法及实验研究
4．5．4 实验装置
4．6 小结
第5章 高效率辅助谐振变换极型 PWM变流技术
5．1 主电路结构和 PWM控制方式
5．2 谐振工作模式分析
5．3 谐振数学解析
5．4 控制系统与仿真研究
5．4．1 控制系统原理
5．4．2 仿真研究
5．5 小结
第6章 总结与展望
6．1 总结
6．2 后续工作展望
附录
参考文献
攻读博士学位期间公开发表的学术论文和成果
致谢
发布时间: 2005-09-16
参考文献
- [1].软开关功率因数校正技术的研究[D]. 冯波.浙江大学2005
- [2].谐振软开关PWM功率变换器及其非线性特性分析[D]. 贺昱曜.西北工业大学1999
- [3].点焊逆变电源软开关及模糊神经网络控制研究[D]. 张勇.西北工业大学2006
- [4].Boost型功率变流器有源软开关拓扑技术研究[D]. 姚刚.浙江大学2007
- [5].组合式三电平直流变换器及其软开关技术[D]. 刘福鑫.南京航空航天大学2007