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【摘要】： 當(dāng)三相電網(wǎng)電壓不平衡時,以電網(wǎng)平衡為約束條件設(shè)計的PWM整流器會出現(xiàn)不正常的運行狀態(tài):整流器的交流電流中將含有負(fù)序分量,導(dǎo)致交流電流嚴(yán)重不對稱;直流電壓和交流電流中分別出現(xiàn)偶數(shù)次和奇數(shù)次非特征諧波,導(dǎo)致直流電壓和交流電流波形發(fā)生畸變;整流器從電網(wǎng)吸收不平衡的瞬時功率等。因此,電網(wǎng)電壓不平衡條件下整流器的控制策略成為現(xiàn)在研究的熱點。 目前,國內(nèi)外對于電網(wǎng)電壓不平衡條件下PWM整流器控制策略的研究多采用傳統(tǒng)的PWM整流器,即只有一個整流單元的PWM整流器,這種結(jié)構(gòu)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)能量的雙向流動和可調(diào)節(jié)的功率因數(shù),但是其輸出電壓等級低,不能應(yīng)用于高壓大功率的場合,為此,需要對PWM整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進行適當(dāng)?shù)母倪M,使其得到更為廣泛的應(yīng)用。 本文提出了一種新型PWM整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),該整流器由不控和可控兩個整流單元組成。與傳統(tǒng)的PWM整流器相比,該復(fù)合型整流器由于采用類似多重化的結(jié)構(gòu),輸出電壓等級較高,功率較大;與傳統(tǒng)的多重化整流器相比,該復(fù)合型整流器綜合了不控多重化整流器和可控多重化整流器的優(yōu)點,既減少了全控型開關(guān)器件的數(shù)量,又提高了整流器的控制性能,實現(xiàn)了低諧波、高功率因數(shù)。 為使該復(fù)合型整流器得到更廣泛的應(yīng)用,本文重點研究了三相電網(wǎng)電壓不平衡條件下復(fù)合型整流器的控制。首先在abc和dq坐標(biāo)系下分別對整流器進行數(shù)學(xué)建模,通過分析不平衡電網(wǎng)的特點,證明dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型更適合用來研究不平衡系統(tǒng);然后提出了一種改進型的諧波檢測方法,利用該方法可以有效地對電壓基波正序分量進行提取,進而準(zhǔn)確檢測電流中的諧波成分;在此基礎(chǔ)上,分別以網(wǎng)側(cè)電流對稱及功率平衡為目的對整流器的控制策略進行了研究;最后,應(yīng)用本文研究的檢測方法和控制策略,在Matlab/Simulink環(huán)境下對系統(tǒng)進行仿真,當(dāng)電網(wǎng)電壓不平衡度為24%時,將交流電流中的諧波畸變率由9.59%降至3.52%。隨著不平衡度的增加,電流諧波畸變率也會相應(yīng)升高,但是當(dāng)負(fù)載在一定范圍變化時,整流器均能夠輸出平穩(wěn)的直流電壓,驗證了理論研究的正確性及復(fù)合型整流器的可應(yīng)用性。
【關(guān)鍵詞】：不平衡電網(wǎng) PWM整流器 復(fù)合型整流器 非特征諧波
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TM461
【目錄】： 摘要3-4
Abstract4-8
第1章 緒論8-17
1.1 課題的研究背景及意義8-11
1.1.1 三相電網(wǎng)不平衡概述8
1.1.2 三相電網(wǎng)不平衡的危害8-9
1.1.3 本課題的研究意義9-11
1.2 電網(wǎng)不平衡時PWM整流器控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀11-14
1.2.1 PWM整流器的研究現(xiàn)狀12
1.2.2 PWM整流器控制策略的研究現(xiàn)狀12
1.2.3 電網(wǎng)不平衡條件下PWM整流器控制策略的研究現(xiàn)狀12-14
1.3 電網(wǎng)不平衡PWM整流器控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢14-15
1.4 本論文研究的主要內(nèi)容15-17
第2章 復(fù)合型整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及數(shù)學(xué)建模17-37
2.1 復(fù)合型PWM整流器的結(jié)構(gòu)及工作原理17-20
2.1.1 復(fù)合型PWM整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)17-18
2.1.2 復(fù)合型PWM整流器的工作原理18-20
2.2 電網(wǎng)電壓不平衡時整流器的數(shù)學(xué)建模20-31
2.2.1 復(fù)合型整流器可控單元數(shù)學(xué)模型20-28
2.2.2 復(fù)合型整流器不可控單元的數(shù)學(xué)模型28-30
2.2.3 復(fù)合型整流器數(shù)學(xué)模型30-31
2.3 復(fù)合型多重化整流器主電路參數(shù)設(shè)計31-35
2.3.1 基于瞬時功率恒定的交流側(cè)電感設(shè)計31-33
2.3.2 基于穩(wěn)態(tài)電壓恒定的直流側(cè)電容設(shè)計33-35
2.4 本章小結(jié)35-37
第3章 不平衡時復(fù)合型整流器控制系統(tǒng)的研究方法37-46
3.1 電網(wǎng)不平衡時諧波檢測方法的研究37-43
3.1.1 三相電路瞬時無功理論相關(guān)概念37-39
3.1.2 p、q運算方式39-42
3.1.3 i_p、 i_q運算方式42-43
3.2 電網(wǎng)電壓的正負(fù)序分析43-45
3.2.1 對稱分量法43-45
3.2.2 不平衡度的計算45
3.3 本章小結(jié)45-46
第4章 復(fù)合型整流器控制策略的研究46-59
4.1 網(wǎng)側(cè)電流對稱控制策略46-53
4.1.1 基于abc坐標(biāo)系的網(wǎng)側(cè)電流對稱控制策略47-50
4.1.2 基于dq坐標(biāo)系的網(wǎng)側(cè)電流對稱控制策略50-53
4.2 功率平衡控制策略53-58
4.2.1 基于網(wǎng)側(cè)功率平衡的交流電流指令控制算法55-56
4.2.2 基于交流側(cè)功率平衡的電流指令控制算法56-58
4.3 本章小結(jié)58-59
第5章 復(fù)合型整流器的設(shè)計與性能分析59-76
5.1 復(fù)合型整流器的仿真分析59-65
5.1.1 電網(wǎng)電壓不平衡對系統(tǒng)的影響59-60
5.1.2 電壓基波正序分量的提取60-62
5.1.3 采用不平衡控制策略時的仿真結(jié)果62-64
5.1.4 不平衡度及負(fù)載變化對系統(tǒng)的影響64-65
5.2 復(fù)合型整流器的軟件實現(xiàn)65-69
5.2.1 DSP資源分配66-67
5.2.2 主程序設(shè)計67-69
5.3 復(fù)合型整流器的硬件實現(xiàn)69-75
5.3.1 器件的選取69-71
5.3.2 硬件電路的設(shè)計71-75
5.4 本章小結(jié)75-76
結(jié)論76-78
參考文獻78-84
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文84-85
致謝85
