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【摘要】： 變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，它在工業(yè)上得到了重要而廣泛的應用，如變頻調(diào)速在家電、機床上等的應用。目前變頻器產(chǎn)品較多，如歐美的西門子、ABB，日本的富士、安川、三菱、臺灣的臺安、臺達等。 我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式，先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容;電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 整流是變頻器的重要組成部分，其作用是把工頻交流電通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電，目前變頻器的整流技術主要是采用二極管橋式電路進行不控整流。二極管整流的主要缺點是：產(chǎn)生諧波和不可控制性。諧波對電網(wǎng)造成了嚴重的“污染”;不可控制性不僅使能量只能從交流到直流進行單向流動，而且所得直流電大小不可調(diào)節(jié)。治理這種電網(wǎng)“污染”最根本的措施就是將PWM技術引入整流器的控制，實現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流正弦化，且運行于單位功率因數(shù)。 本文從PWM基本原理、PWM整流器原理研究了PWM整流器的拓撲結(jié)構(gòu)及其控制策略，介紹了矢量控制，通過仿真驗證了其正確性。 本文的主要工作有以下幾點： (1)闡述PWM整流的作用及重要性，從主電路拓撲結(jié)構(gòu)研究、電壓型PWM整流器的電流控制策略研究、PWM整流器的建模與分析、電流型PWM整流器研究、智能型及模糊型控制實現(xiàn)研究，介紹國內(nèi)外PWM整流器研究現(xiàn)狀。 (2)闡述變頻器基本原理和變頻調(diào)速原理，研究目前變頻器的主電路，分析了變頻器中二極管整流有兩個缺點：一是產(chǎn)生諧波，二是不可控制性。簡述了諧波的危害性。 (3)闡述PWM基本原理：用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波，其效果相同;介紹了PWM整流器工作機理，研究了PWM整流器的四象限運行及其控制;介紹了PWM整流器分類及拓撲結(jié)構(gòu)，闡述了PWM整流器優(yōu)點;通過單極性PWM控制方式(單相橋逆變)、雙極性PWM控制方式(單相橋逆變)、雙極性PWM控制方式(三相橋逆變)研究如何通過調(diào)制法獲得PWM波形，探討了工程上應用較多的方法：規(guī)則采樣法。 (4)介紹了三相VSR拓撲結(jié)構(gòu)，研究了三相VSR空間電壓矢量分布及其矢量合成，根據(jù)三相PWM可逆整流器的矢量變換關系和控制方程，得到了高功率因數(shù)整流器控制結(jié)構(gòu)。 (5)介紹了MATLAB及其基本界面，介紹了SIMULINK及其基本界面，介紹了POWERLIB及其基本界面，給出了三相VSR仿真模型，并使用MATLAB進行仿真，驗證了三相VSR高功率因數(shù)的能量雙向流動的正確性。 (6)通過對電力電子技術的展望，PWM整流器控制向無電網(wǎng)電動勢傳感器及無網(wǎng)側(cè)電流傳感器控制、基于Lyapunov穩(wěn)定性理論的PWM整流器控制、電網(wǎng)不平衡條件下的PWM整流器控制、智能控制等方向發(fā)展。 本文所做的研究，對電力電子、變頻器和PWM的研究具有一定的理論意義和實際應用價值。
