基于重復(fù)控制的大容量并聯(lián)型有源電力濾波器的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)_圖文

1、浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院碩士學(xué)位論文基于重復(fù)控制的大容量并聯(lián)型有源電力濾波器的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)姓名：王智強(qiáng)申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專(zhuān)業(yè)：電力電子與電力傳動(dòng)指導(dǎo)教師：陳國(guó)柱20100101浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要摘要工業(yè)應(yīng)用的大容量并聯(lián)型有源電力濾波器通常被控制成受控諧波電流源，非常適合補(bǔ)償電力系統(tǒng)中大量的電流型諧波源，因此對(duì)其主電路設(shè)計(jì)和控制方法的研究具有重要的理論和工程實(shí)際意義。本文針對(duì)基于重復(fù)控制的三相三線并聯(lián)型有源電力濾波器工業(yè)樣機(jī)，對(duì)其幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了研究。大功率變流器主回路的分布電感對(duì)于開(kāi)關(guān)管的安全和高效工作至關(guān)重要。本文在分析減小疊層平面母線等效分布電感的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種用于大容量變流器

2、的無(wú)感平面母線結(jié)構(gòu)，大大降低功率器件開(kāi)關(guān)過(guò)程中的電壓尖峰和問(wèn)題。濾波器以其較好的濾波性能逐漸被應(yīng)用于大容量并聯(lián)型有源濾波裝置，但由于其包含多個(gè)參數(shù)而不易設(shè)計(jì)。本文在重點(diǎn)考慮濾波電感壓降、濾波電容無(wú)功容量、高頻分流效果、諧振頻率因素的基礎(chǔ)上提出了一種濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)方法。該方法簡(jiǎn)單易行，物理意義明確、具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。散熱結(jié)構(gòu)形式直接關(guān)系到大容量電力電子裝置是否能長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。然而，在包含多個(gè)發(fā)熱和熱敏感元件的裝置中，散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得復(fù)雜。本文提出了一種風(fēng)道隔離型的散熱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)獨(dú)立且緊湊的風(fēng)道保證了功率模塊的散熱效果，同時(shí)把主電路無(wú)源元件協(xié)調(diào)統(tǒng)一散熱，大大減小了風(fēng)機(jī)數(shù)量和裝置體積。大

3、容量并聯(lián)型有源電力濾波器的補(bǔ)償精度取決于電流環(huán)的設(shè)計(jì)。由于電流環(huán)參考和反饋電流由許多次諧波疊加而成，傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)器穩(wěn)態(tài)跟蹤性能不佳。本文提出了一種內(nèi)環(huán)，重復(fù)控制外環(huán)構(gòu)成的雙環(huán)復(fù)合控制策略用來(lái)改善輸出電流波形，并給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)方法。該控制器對(duì)奇次、偶次諧波電流以及不平衡負(fù)載條件下的負(fù)序諧波電流均具有很高的穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償精度，同時(shí)保證了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，且易于實(shí)現(xiàn)。在啟動(dòng)、并網(wǎng)和負(fù)載切換等動(dòng)態(tài)過(guò)程中，直流母線電壓將產(chǎn)生大幅過(guò)沖或跌落，嚴(yán)重威脅開(kāi)關(guān)器件的安全，因此動(dòng)態(tài)過(guò)程中對(duì)直流母線電壓的控制是十分必要的。本文提出了一種軟啟動(dòng)和并網(wǎng)沖擊抑制技術(shù)以解決啟動(dòng)和并網(wǎng)過(guò)程中直流電壓大幅波動(dòng)的問(wèn)題。然后根據(jù)交流側(cè)

4、和直流側(cè)的功率平衡方程，推導(dǎo)了電壓環(huán)的小信號(hào)模型。最后基于該模型設(shè)計(jì)了一種高動(dòng)態(tài)性能的直流電壓調(diào)節(jié)器。關(guān)鍵詞：并聯(lián)型有源電力濾波器，平面母線，濾波器，重復(fù)控制，控制浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文仃曲、（），徹，、，略。曲五甄、，矗衢撕鋤（，印，論，印鵬印鰣衄、，曲誦如，啪孤疏浙江大學(xué)碩上學(xué)位論文（），曲肌，咐，均，鰣，鋤，：（），（）浙江大學(xué)研究生學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得逝婆叁堂或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本

5、研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年月同學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)逝望盤(pán)堂有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交本論文的復(fù)印件和磁盤(pán)，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)逝姿盤(pán)堂本學(xué)位論文作者完全了解可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索和傳播，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書(shū)）學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月目浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論第一章緒論引言在理想的電力系統(tǒng)中，電能質(zhì)量通常用電壓和頻率來(lái)衡量。但在實(shí)際的電力系統(tǒng)中，由于大量非線性負(fù)載的存在，僅用電壓

6、和頻率來(lái)表征電能質(zhì)量很不完善，波形畸變率也是影響電能質(zhì)量的重要因素。尤其是近多年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)、工業(yè)、交通、家庭等眾多領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛，由此帶來(lái)的諧波和無(wú)功問(wèn)題也日益嚴(yán)重。電力系統(tǒng)中的諧波和無(wú)功功率對(duì)公用電網(wǎng)帶來(lái)許多不利影響，如增加設(shè)備容量和線路損耗、使電機(jī)發(fā)生機(jī)械振動(dòng)、引起電網(wǎng)局部諧振、導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作、干擾通訊系統(tǒng)等。為了消除這些不利影響，提高供電質(zhì)量，諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償補(bǔ)償技術(shù)競(jìng)相發(fā)展。并聯(lián)型有源電力濾波器通常被控制成受控諧波和無(wú)功電流源，非常適合補(bǔ)償電力系統(tǒng)中大量的電流型諧波和無(wú)功源，因此受到了廣泛關(guān)注并得到了迅速發(fā)展【，】口本章首

7、先綜述了并聯(lián)型有源電力濾波器的系統(tǒng)構(gòu)成以及基本工作原理，然后指出了大容量并聯(lián)型有源濾波器的了幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)及其研究現(xiàn)狀，最后介紹了本文的主要研究?jī)?nèi)容。三相三線并聯(lián)型有源濾波器基本結(jié)構(gòu)和工作原理三相三線并聯(lián)型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示。其中帶有串聯(lián)電阻和電感的三相二極管整流橋作為非線性負(fù)載；一個(gè)電壓源型的逆變器通過(guò)輸出濾波器連接到電網(wǎng)，二者構(gòu)成并聯(lián)型有源濾波器。圖中：甜為電源相電壓，乓為電源側(cè)內(nèi)感，為負(fù)載側(cè)進(jìn)線電感，為直流母線電容，吼為阻感負(fù)載，三厶和構(gòu)成輸出濾波器，勘為阻尼電阻，屯、如分別為負(fù)載電流和補(bǔ)償電流，為電網(wǎng)電壓，為直流電壓。交流側(cè)濾波器的作用是平衡變流器與電網(wǎng)之間的電壓差，使其產(chǎn)生所需的無(wú)功

8、和諧波電流，同時(shí)抑制變流器產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)紋波電流注入電網(wǎng)。直流母線電容則用來(lái)吸收變流器產(chǎn)生的紋波電流，同時(shí)還起到吸收交、直流側(cè)瞬時(shí)不平衡能量并支撐直流母線電壓的作用。浙江大學(xué)碩七學(xué)位論文第一章緒論圖并聯(lián)型有源濾波器結(jié)構(gòu)圖并聯(lián)型有源電力濾波器主要由指令電流運(yùn)算部分，電流跟蹤控制部分，主電路及其相關(guān)的驅(qū)動(dòng)、輔助、保護(hù)電路組成，其中電流跟蹤控制部分，主電路及其相關(guān)的驅(qū)動(dòng)、輔助、保護(hù)電路構(gòu)成補(bǔ)償電流發(fā)生電路。指令電流運(yùn)算部分通過(guò)電壓和電流傳感器獲取非線性負(fù)載電路的電壓和電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)字控制器計(jì)算出所需要補(bǔ)償?shù)闹C波和無(wú)功電流指令信號(hào)。電流跟蹤控制部分通過(guò)比較指令電流信號(hào)與實(shí)際輸出電流間的關(guān)系，得出控制主電

9、路各開(kāi)關(guān)管的脈沖信號(hào)，以保證并聯(lián)型有源濾波器的輸出電流跟蹤指令電流的變化。該部分是整個(gè)系統(tǒng)的核心控制部分，對(duì)系統(tǒng)性能的好壞有著決定性的影響。主電路及其相關(guān)的驅(qū)動(dòng)、輔助、保護(hù)電路的主要作用是輸出補(bǔ)償電流，并保證系統(tǒng)的安全和可靠運(yùn)行。當(dāng)需要補(bǔ)償非線性負(fù)載中的諧波和無(wú)功電流時(shí)，指令電流運(yùn)算部分檢測(cè)出補(bǔ)償對(duì)象中的諧波和無(wú)功分量，然后反極性作為補(bǔ)償電流的指令信號(hào)，最后由補(bǔ)償電流發(fā)生電路產(chǎn)生與負(fù)載電流中的諧波和無(wú)功分量相反的補(bǔ)償電流，使得電網(wǎng)電流中只含有基波有功電流，從而達(dá)到了諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康?。幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題和研究現(xiàn)狀本文研究的應(yīng)用于公用電網(wǎng)的大容量并聯(lián)型有源電力濾波器關(guān)鍵技術(shù)包括：大容量并聯(lián)型

10、有源濾波器主電路設(shè)計(jì)、電流環(huán)控制技術(shù)、動(dòng)態(tài)直流母線電壓控制技術(shù)。浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論主電路設(shè)計(jì)主電路對(duì)系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行十分重要，對(duì)于大容量變流器尤其如此。本文研究的主電路設(shè)計(jì)包括無(wú)感平面母線設(shè)計(jì)、濾波器設(shè)計(jì)，散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。無(wú)感平面母線設(shè)計(jì)在電力電子裝置的實(shí)際應(yīng)用中，大容量變流器主回路的分布電感對(duì)于開(kāi)關(guān)管的安全和高效工作至關(guān)重要。如果在設(shè)計(jì)初期沒(méi)有仔細(xì)考慮，那么存在于直流側(cè)電容和交流器開(kāi)關(guān)管之間的分布電感將可能導(dǎo)致如下不良后果【。（）開(kāi)關(guān)過(guò)程中將產(chǎn)生很大的電壓尖峰，使得開(kāi)關(guān)管承受電壓應(yīng)力升高、開(kāi)關(guān)損耗大大增加、開(kāi)關(guān)器件超出安全運(yùn)行區(qū)域，最終導(dǎo)致器件失效；（）在實(shí)際應(yīng)用中，由于電壓應(yīng)

11、力升高，損耗增加等不利因素，迫使開(kāi)關(guān)頻率降低；（）在分布電感和直流電容、吸收電容之間可能存在寄生振蕩，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)器件和電容耐受附加的電壓和電流，降低使用壽命。為了解決這些問(wèn)題，復(fù)雜的吸收電路和軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，如電容吸收、阻容吸收、阻容二極管吸收電路等被用于大容量變流器【。然而，這些電路將增加許多的元器件，提高系統(tǒng)成本，且難于生產(chǎn)和制造。因此如何獲得較低分布電感，且采用盡量少的元器件并易于設(shè)計(jì)制造成為解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵所在。抑制開(kāi)關(guān)過(guò)程中的電壓尖峰最簡(jiǎn)單的方法就是減小從變流器到直流電容間的分布電感。而這些電感的大小和直流母線回路的連接形式有著直接的關(guān)系。最常用的連接方式就是采用導(dǎo)線和銅排直接連接，由于

12、正、負(fù)母線間距較大，主回路面積也較大，因而導(dǎo)致較大的分布電感（幾十到幾百納亨）。近年來(lái)，疊層平面母線技術(shù)（也被稱(chēng)為無(wú)感平面母線技術(shù)）被越來(lái)越多地應(yīng)用于大容量電力電子裝置。它由緊密貼合的正、負(fù)極銅板和夾在兩者之間的絕緣片在高溫和高壓環(huán)境下緊密疊壓而成，能大大減小直流側(cè)分布電感，降低功率器件關(guān)斷時(shí)的電壓尖峰。濾波器設(shè)計(jì)交流側(cè)濾波器是大容量并聯(lián)型有源濾波器的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，主要用來(lái)濾除開(kāi)關(guān)頻率紋波和匹配變流器與電網(wǎng)之間的電壓差。濾波器的性能通常需要同時(shí)考慮開(kāi)關(guān)頻率紋波濾除能力和電壓損失程度。在大容量并聯(lián)型有源濾波裝置中應(yīng)用最多的交流側(cè)濾波器為單電感型濾波器，如圖左邊虛線框中所示。浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第

13、一章緒論一厶厶弋厶氣鰳疆氣變流器側(cè)濾波器網(wǎng)側(cè)變流器側(cè)濾波器網(wǎng)側(cè)圖兩種交流側(cè)濾波電路結(jié)構(gòu)單電感濾波器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易穩(wěn)定控制的優(yōu)點(diǎn)【，但是其在所有頻段內(nèi)都以速率衰減，因此對(duì)開(kāi)關(guān)紋波的濾除效果有限。如果為了加強(qiáng)濾波效果，則只能減小濾波器的帶寬，即加大電感量，但是在輸出電流較大時(shí)將帶來(lái)較大的電壓損失，導(dǎo)致電壓型變流器直流電壓利用率下降。為了克服單電感濾波器的上述缺陷，近幾年來(lái)濾波器被廣泛應(yīng)用于并聯(lián)型有源濾波器【，¨】。濾波器的基本結(jié)構(gòu)如圖右邊虛線框中所示。濾波器的基本原理是利用加入的電容支路為高頻開(kāi)關(guān)紋波電流提供低阻通路，起到對(duì)高頻分量的旁路作用，從而減少注入電網(wǎng)的紋波電流。從變流器側(cè)看

14、進(jìn)去，濾波器的總阻抗為三和的并聯(lián)阻抗，再與三的感抗相加。由于和的并聯(lián)阻抗通常遠(yuǎn)小于三一的感抗，因此總開(kāi)關(guān)頻率紋波電流大小主要由決定。總的開(kāi)關(guān)紋波電流再經(jīng)過(guò)三和的并聯(lián)分流，由于電容阻抗遠(yuǎn)小于三阻抗，因此注入電網(wǎng)的紋波電流被大大衰減。，的怕一。一，一：矗一（）：幾（）：寫(xiě)、：。霎一；蕓掣（堋：、。夕。（）：、（）：一夕、一。一囂星：卜乏之弱巧加，一一，一一一一圖單電感濾波器濾波器頻率特性比較（）濾波器（）單電感濾波器圖為具有相同濾波電感量的單電感和濾波器的濾波特性比較。由圖可見(jiàn)，在轉(zhuǎn)折頻率以下，兩者的頻率特性完全相同；轉(zhuǎn)折頻率以上，浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論濾波器的衰減率為，遠(yuǎn)高于單電感的，濾

15、波效果大大增強(qiáng)。雖然濾波器的性能較單電感優(yōu)越，但其設(shè)計(jì)也比單電感復(fù)雜。由于需要確定三個(gè)自由參數(shù)：兩個(gè)電感、一個(gè)電容，并要綜合考慮開(kāi)關(guān)紋波電流衰減率、濾波電感電壓損失、交流電容無(wú)功電流、變流器損耗等因素，完善的濾波器的設(shè)計(jì)方法是非常復(fù)雜的。文獻(xiàn)【提出一套詳細(xì)的濾波器設(shè)計(jì)步驟，但是實(shí)際應(yīng)用中顯得較為復(fù)雜。文獻(xiàn)【】提出一種濾波器的設(shè)計(jì)方法，該方法對(duì)于輸出正弦波的并網(wǎng)變流器效果較好，而對(duì)于輸出諧波的并聯(lián)型有源濾波器來(lái)說(shuō)則不太合適。散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用中的許多大功率電力電子裝置中存在許多熱源，主要分為有源和無(wú)源發(fā)熱元件。有源發(fā)熱元件主要指電力電子器件，如可控硅、；無(wú)源發(fā)熱元件則主要包括電抗器、電

16、阻器、變壓器等。所有這些發(fā)熱元件都會(huì)使裝置的溫度升高，從而導(dǎo)致裝置內(nèi)部的元件性能變差，壽命減低等問(wèn)題。隨著電力電子裝置向小型化、輕量化、可靠化的方向發(fā)展，更有效的散熱技術(shù)成了研究的重點(diǎn)。在大功率電力電子裝置熱設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常對(duì)功率模塊和其他發(fā)熱元件分別進(jìn)行散熱。相對(duì)于變壓器、電抗器等無(wú)源元件而言，功率模塊因?yàn)轶w積較小而使熱容量受限制、溫度易被快速拉升，使其散熱問(wèn)題尤為突出。通常在大功率場(chǎng)合采取專(zhuān)門(mén)的散熱器輔助散熱，并對(duì)散熱器進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，如強(qiáng)迫風(fēng)冷、水冷、油冷、熱管散熱等方式。在眾多散熱方式中，強(qiáng)制風(fēng)冷的散熱效果遠(yuǎn)好于自然風(fēng)冷，復(fù)雜性大大低于水冷和油冷，價(jià)格低于熱管散熱方式，且可靠性也較高，因

17、此是功率為數(shù)百瓦到數(shù)百千瓦的電力電子裝置的主要散熱方式。通常情況下，選用散熱面積較大的型材散熱器和風(fēng)量較大的風(fēng)機(jī)可以降低散熱器到環(huán)境的熱阻從而提高散熱效果，但散熱面積的增加和風(fēng)機(jī)風(fēng)量的提高均受散熱器的加工工藝、裝置體積、重量以及噪音指標(biāo)等的限制。因此，在散熱器和風(fēng)機(jī)參數(shù)一定的條件下，合理的風(fēng)道設(shè)計(jì)是改善散熱的又一有效途徑。在包含許多發(fā)熱無(wú)源元件的大功率電力電子裝置中，如何設(shè)計(jì)緊湊的風(fēng)道提高散熱效果，并且減小風(fēng)機(jī)數(shù)量和裝置體積顯得至關(guān)重要?，F(xiàn)有的電力電子裝置多采取側(cè)向進(jìn)風(fēng)，側(cè)向直接出風(fēng)的散熱結(jié)構(gòu)形式，如中國(guó)專(zhuān)利】所公開(kāi)的技術(shù)內(nèi)容。這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，體積較小，但由于進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口散熱不一致，溫度梯

18、度明顯。對(duì)于大功率變流器裝置，僅僅依靠這種橫流風(fēng)扇冷卻裝置顯然是不能滿(mǎn)足要求的。中國(guó)專(zhuān)利【】公開(kāi)的一種新型的風(fēng)冷散熱器，能夠加大風(fēng)量的利用效率，改善散熱效果，但并未從根本上解決單純橫向冷卻存在溫度梯度的問(wèn)題。中國(guó)專(zhuān)利】公開(kāi)的一種散熱結(jié)構(gòu)，在一定程度上減小了功率模塊進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口的溫度梯度，但并沒(méi)有考慮功率模塊散熱風(fēng)道與其他風(fēng)道的配合關(guān)系。另外，中國(guó)專(zhuān)利【】公開(kāi)的一種電抗器散熱與電力電子功率器件散熱協(xié)調(diào)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)，但是并不適用于包含多個(gè)發(fā)熱無(wú)源元件的裝置。因此，針對(duì)含有多個(gè)發(fā)熱無(wú)源元件的大功率電力電子裝置的散熱結(jié)構(gòu)形式，有必要進(jìn)一步研究。電流環(huán)控制技術(shù)自有源濾波器的概念提出以來(lái)，大量的控制理論和方

19、法被用于有源濾波器的電流環(huán)控制，多年來(lái)電流環(huán)控制也成為有源濾波器研究的一個(gè)核心點(diǎn)，產(chǎn)生了多種控制方案，現(xiàn)將主要的幾種控制方法綜述如下：（）滯環(huán)控制【，啦電流滯環(huán)控制是一種較早用于電流環(huán)的控制方法，其基本控制結(jié)構(gòu)如圖所示。圖滯環(huán)控制原理框圖滯環(huán)控制的基本思想是通過(guò)將指令電流與輸出電流的差值輸入到滯環(huán)比較器中，通過(guò)比較器的輸出來(lái)控制開(kāi)關(guān)器件的動(dòng)作，從而保證了輸出與指令的誤差始終處于滯環(huán)環(huán)寬內(nèi)。滯環(huán)控制集脈沖產(chǎn)生與電流控制于一體，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、補(bǔ)償精度高且動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、魯棒性好。它的缺點(diǎn)在于：滯環(huán)寬度對(duì)開(kāi)關(guān)頻率、電流跟蹤精度的影響十分明顯。減小環(huán)寬，電流跟蹤效果增強(qiáng)，但是主功率器件開(kāi)關(guān)頻率提高，開(kāi)關(guān)損

20、耗加大；增大環(huán)寬，電流跟蹤效果變差，開(kāi)關(guān)頻率會(huì)隨指令電流的不同而變化不定。這將引起很大的開(kāi)關(guān)噪聲和脈動(dòng)電流，且輸出電流頻譜范圍寬，給交流側(cè)濾波器的設(shè)計(jì)帶來(lái)很大困難。為了解決這些缺點(diǎn)，恒頻滯環(huán)控制、自適應(yīng)滯環(huán)控制等多種方案被提出來(lái)，但是所有這些方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)較復(fù)雜，實(shí)際應(yīng)用很少。（）控制【，】對(duì)于電壓型有源電力濾波器，工業(yè)控制中最常用的方法是控制。常規(guī)控制器只能實(shí)現(xiàn)參考信號(hào)為直流時(shí)的無(wú)靜差跟蹤。而在有源電力濾波器中，其參考和反饋電流由許多次諧波疊加而成，調(diào)節(jié)器無(wú)法準(zhǔn)確跟蹤。另外，在大容量應(yīng)用中，由于器件開(kāi)關(guān)頻率受到限制，為了保證對(duì)開(kāi)關(guān)頻率紋波的衰減，系統(tǒng)帶寬又不能取得過(guò)大。因此，常規(guī)控制器在大容量

21、應(yīng)用中受到了極大地限制。（）比例諧振控制，】為了實(shí)現(xiàn)多頻率下的高補(bǔ)償精度，比例諧振控制被用于有源濾波器。比例諧振控制的基本思想是利用諧振環(huán)節(jié)在諧振頻率點(diǎn)提供的高增益實(shí)現(xiàn)對(duì)該諧波指令信號(hào)的無(wú)靜差跟蹤。但是諧振控制器在數(shù)字實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中對(duì)程序計(jì)算精度要求很高，并且在電網(wǎng)頻率的變化時(shí)需要實(shí)時(shí)調(diào)整控制器參數(shù)，這些都增加了實(shí)際應(yīng)用的難度。另外，文獻(xiàn)】提出了多旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的積分控制類(lèi)似于比例諧振控制，實(shí)際上都是為某一諧振頻率點(diǎn)提供無(wú)窮大增益。顯然，這些方法都是基于選擇性諧波補(bǔ)償?shù)乃枷?，因此需要在每個(gè)諧波頻率下分別嵌入控制器進(jìn)行補(bǔ)償，在實(shí)際應(yīng)用中程序?qū)崿F(xiàn)較繁瑣。（）重復(fù)控制【，】針對(duì)這種情況，重復(fù)控制器被引入

22、到的電流環(huán)控制。重復(fù)控制的基本思想是假定前一基波周期中出現(xiàn)的波形畸變將在下一基波周期的同一時(shí)間重復(fù)出現(xiàn)，然后控制器根據(jù)指令信號(hào)與反饋信號(hào)的誤差確定所需要的校正信號(hào)，在下一基波周期同一時(shí)間將此校正信號(hào)疊加在原控制信號(hào)上，從而消除以后每個(gè)周期中將出現(xiàn)的重復(fù)性畸變。重復(fù)控制是基于內(nèi)模原理的一種控制方法，能有效地消除所有包含在穩(wěn)定閉環(huán)內(nèi)的周期性誤差，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。它的缺點(diǎn)在于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能變差，在干擾出現(xiàn)后的一個(gè)基波周期內(nèi)，控制環(huán)對(duì)干擾不產(chǎn)生任何調(diào)節(jié)作用，消除干擾對(duì)輸出的影響至少要延遲一個(gè)基波周期。文獻(xiàn)【】【】提出了改進(jìn)型的負(fù)反饋內(nèi)模用來(lái)補(bǔ)償奇次諧波。這些方法雖然浙江大學(xué)碩二七學(xué)位論文第一章緒

23、論能在一定程度上加快動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度且節(jié)省內(nèi)存空間，但是不能有效地補(bǔ)償偶次諧波。文獻(xiàn)】【】【】研究了重復(fù)控制在單相和三相有源電力濾波器中的應(yīng)用并給出了控制器設(shè)計(jì)方法，但是這些研究都是針對(duì)單電感輸出濾波器而言的，且系統(tǒng)容量較小。濾波器是一個(gè)三階環(huán)節(jié)本身就具有不穩(wěn)定性且其帶寬與系統(tǒng)容量大小密切相關(guān)，因此這些設(shè)計(jì)方法不能直接應(yīng)用于基于濾波器的大容量應(yīng)用場(chǎng)合。文獻(xiàn)【】把簡(jiǎn)化內(nèi)模的重復(fù)控制以及反饋電容電流的有源阻尼控制策略用于，不但節(jié)省了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間而且減小了系統(tǒng)損耗。然而該控制方法對(duì)于偶次諧波和不對(duì)稱(chēng)負(fù)載條件下的負(fù)序分量卻無(wú)能為力，且由于增加了電流傳感器，相應(yīng)地提高了系統(tǒng)成本。（）單周控制單周控制理論是美

24、國(guó)學(xué)者博士于年提出的，它是一種通用型非線性大信號(hào)控制方法，非常適合于開(kāi)關(guān)電路的控制。它的基本思想是在每個(gè)控制周期內(nèi)強(qiáng)迫開(kāi)關(guān)變量的平均值與控制參考電壓相等或成一定的比例，從而達(dá)到消除穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)誤差的目的【。單周控制方法的優(yōu)點(diǎn)在于控制電路簡(jiǎn)單，控制穩(wěn)定性能好，響應(yīng)速度快且具有很好的魯棒性。它的缺點(diǎn)是抗干擾性能較差，在受到外界干擾的影響下將會(huì)導(dǎo)致控制電路的條件發(fā)生變化，從而影響電路的正常工作【。（）無(wú)差拍控制【，】無(wú)差拍控制是一種基于數(shù)字實(shí)現(xiàn)的方案，它根據(jù)變流器的狀態(tài)方程和輸出反饋信號(hào)來(lái)計(jì)算下一個(gè)采樣周期的脈沖寬度，控制開(kāi)關(guān)動(dòng)作使下一個(gè)采樣時(shí)刻的輸出準(zhǔn)確跟蹤指令。它的優(yōu)點(diǎn)在于數(shù)學(xué)推導(dǎo)嚴(yán)密、跟蹤無(wú)過(guò)沖

25、、跟蹤精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。其缺點(diǎn)也很明顯，由于嚴(yán)重依賴(lài)于精確的數(shù)學(xué)模型，當(dāng)理想模型與實(shí)際對(duì)象有差異時(shí)，很難達(dá)到無(wú)差拍效果，限制了其實(shí)際應(yīng)用。其他的控制方案，如自適應(yīng)控制、預(yù)測(cè)控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、智能控制和模糊控制等實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜，實(shí)時(shí)性較差、實(shí)際應(yīng)用很少。動(dòng)態(tài)直流母線電壓控制技術(shù)為保證主電路良好的補(bǔ)償電流跟隨特性，直流側(cè)電壓必須大于電網(wǎng)線電壓峰值才能實(shí)現(xiàn)電流可控，因此必須將變流器直流側(cè)電容電壓控制在一個(gè)適當(dāng)?shù)闹?。系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，理論上在忽略開(kāi)關(guān)管損耗及電容電感等元件損耗的情況浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論下，不與電網(wǎng)交換有功能量，直流側(cè)電容的電壓平均值不會(huì)發(fā)生變化；實(shí)際中由于裝置自身

26、損耗，這將使得與電網(wǎng)交換有功能量，相應(yīng)地電容電壓平均值也將發(fā)生變化，所以必須對(duì)其加以閉環(huán)控制。圖為傳統(tǒng)的直流側(cè)電壓控制環(huán)的整體框圖。直流側(cè)電壓經(jīng)電壓傳感器檢測(cè)后，送入直流側(cè)電壓調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器的輸出送入進(jìn)行，轉(zhuǎn)換，經(jīng)限幅處理后產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)疊加到指令電流軸分量上，從而達(dá)到控制直流側(cè)電壓的目的。圖直流側(cè)電壓控制環(huán)原理框圖圖中，是直流側(cè)電壓的給定值，是直流側(cè)電壓的反饋值，兩者之差經(jīng)調(diào)節(jié)后再經(jīng)過(guò)限幅處理，限幅是為了保證指令電流的范圍在容量之內(nèi)，限幅后得到調(diào)節(jié)信號(hào)拓，它疊加到有功電流上，使得有源電力濾波器的補(bǔ)償電流中包含一定的基波有功分量，使電網(wǎng)向有源電力濾波器的直流側(cè)補(bǔ)充能量，將直流側(cè)電壓維持在給定值

27、。圖中的指令電流產(chǎn)生過(guò)程如圖所示。圖指令電流產(chǎn)生示意圖浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論當(dāng)眙比小時(shí)，經(jīng)調(diào)節(jié)器的作用，使得幻為正，由圖可知，經(jīng)過(guò)運(yùn)算最終得到的指令電流中將含有正的有功電流分量，在這個(gè)指令電流的作用下，補(bǔ)償器的主電路在對(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，將從電網(wǎng)吸取相應(yīng)的有功功率，使得變流器的直流側(cè)電容電壓上升直至反饋電壓與給定值相同。反之，當(dāng)以，比大時(shí)，經(jīng)調(diào)節(jié)器的作用，使得幻為負(fù)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算最終得到的指令電流中將含有負(fù)的有功電流分量，在這個(gè)指令電流的作用下，補(bǔ)償器的主電路在對(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，將向電網(wǎng)釋放相應(yīng)的有功功率，使得變流器的直流側(cè)電容電壓下降直至反饋電壓與給定值相同。在實(shí)際應(yīng)用中，

28、無(wú)論并聯(lián)型工作于啟動(dòng)過(guò)程或是正常運(yùn)行過(guò)程，直流電壓控制都是非常重要的。一方面，由于大容量并聯(lián)型的交流側(cè)濾波電感通常很小，因此在啟動(dòng)過(guò)渡過(guò)程中將產(chǎn)生很大的沖擊電流，同時(shí)引起直流電容電壓的大幅過(guò)沖或跌落。另一方面，在正常運(yùn)行過(guò)程中，由于直流側(cè)和交流側(cè)的能量交換將導(dǎo)致直流側(cè)電壓波動(dòng)，特別在負(fù)載切換時(shí)將導(dǎo)致直流電壓大幅波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)將威脅開(kāi)關(guān)器件的安全。因此，在啟動(dòng)，并網(wǎng)和負(fù)載切換等動(dòng)態(tài)過(guò)程中對(duì)直流母線電壓的控制是十分必要的。對(duì)電壓環(huán)進(jìn)行軟啟動(dòng)最常用的方法有直流電壓指令緩增法，恒定有功電流充電法，變參數(shù)法【和模糊控制法【捌。然而，這些方法通常都比較復(fù)雜而且需要電流環(huán)和電壓環(huán)的同時(shí)工作。因此有必要設(shè)計(jì)一種

29、更為簡(jiǎn)單的軟啟動(dòng)方法。傳統(tǒng)的直流側(cè)電容電壓調(diào)節(jié)采用不控整流橋進(jìn)行穩(wěn)壓，然而這種方法將導(dǎo)致直流電壓跟隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)而且大大增加了系統(tǒng)成本【?，F(xiàn)在采用最多的方法是反饋直流電壓，利用控制器對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)【，。這種方法能獲得很好的穩(wěn)態(tài)跟蹤性能，但是在負(fù)載切換過(guò)程中的動(dòng)態(tài)性能不夠理想，直流電壓波動(dòng)過(guò)大。而且，由于控制器無(wú)法有效抑制直流側(cè)的電壓諧波，這些電壓諧波將干擾電流內(nèi)環(huán)的正常工作，惡化補(bǔ)償效果。文獻(xiàn)【】提出了一種模糊控制策略，該控制策略能獲得比控制器更好的穩(wěn)態(tài)性能且易于設(shè)計(jì)，然而其動(dòng)態(tài)性能也不能令人滿(mǎn)意。其他的一些控制策略如自適應(yīng)濾波器【、非線性控制器等在實(shí)際應(yīng)用中非常難于設(shè)計(jì)。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利【】公開(kāi)的

30、一種直流側(cè)電壓控制方法，能夠克服數(shù)字式控制器延時(shí)對(duì)直流電壓控制的影響，但并未解決動(dòng)態(tài)過(guò)程中直流電壓控制的一些核心問(wèn)題。浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論本文主要研究?jī)?nèi)容本文針對(duì)基于重復(fù)控制的大容量三相三線并聯(lián)型有源電力濾波器進(jìn)行了研究，主要包括以下內(nèi)容：一、本文第一章介紹了三相三線并聯(lián)型有源濾波器基本結(jié)構(gòu)和工作原理，然后對(duì)大容量并聯(lián)型有源濾波器的主電路設(shè)計(jì)、電流環(huán)控制技術(shù)和動(dòng)態(tài)直流母線電壓控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。二、本文第二章在分析減小疊層平面母線等效分布電感的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種用于大容量變流器的無(wú)感平面母線結(jié)構(gòu)，大大降低功率器件開(kāi)關(guān)過(guò)程中的電壓尖峰和問(wèn)題。然后，在重點(diǎn)考慮濾波電感壓降、濾波電

31、容無(wú)功容量、高頻分流效果、諧振頻率因素的基礎(chǔ)上提出了一種濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)方法。最后，本文提出了一種風(fēng)道隔離型的散熱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)獨(dú)立且緊湊的風(fēng)道保證了功率模塊的散熱效果，同時(shí)把主電路無(wú)源元件協(xié)調(diào)統(tǒng)一散熱，大大減小了風(fēng)機(jī)數(shù)量和冷卻裝置體積。三、本文第三章首先分析了傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)器用于大容量有源濾波器電流環(huán)控制的不足，然后提出了一種內(nèi)環(huán)，重復(fù)控制外環(huán)構(gòu)成的雙環(huán)復(fù)合控制策略用來(lái)改善輸出電流波形，并給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)方法。該控制器對(duì)奇次、偶次諧波電流以及不平衡負(fù)載條件下的負(fù)序諧波電流均具有很高的穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償精度，同時(shí)保證了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。四、本文第四章提出了一種軟啟動(dòng)和并網(wǎng)沖擊抑制技術(shù)以解決啟動(dòng)和并網(wǎng)過(guò)程中

32、直流電壓大幅波動(dòng)的問(wèn)題。然后根據(jù)交流側(cè)和直流側(cè)的功率平衡方程，推導(dǎo)了電壓環(huán)控制的小信號(hào)模型，最后基于該小信號(hào)模型設(shè)計(jì)了一種高動(dòng)態(tài)性能的直流電壓調(diào)節(jié)器。五、本文第五章對(duì)本文工作和研究成果進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，并指出了有待改進(jìn)的地方和需要進(jìn)一步開(kāi)展的工作。第二章大容量并聯(lián)型有源濾波器主電路設(shè)計(jì)引言無(wú)感平面母線是大容量變流器的重要組成部分，它能大大減小直流側(cè)分布電感，降低功率器件開(kāi)關(guān)過(guò)程中的電壓尖峰，從而保障主功率管的安全、可靠工作。對(duì)于不同結(jié)構(gòu)和不同應(yīng)用場(chǎng)合的變流器，平面母線的設(shè)計(jì)也不盡相同，并且需要綜合考慮各方面因素。主電路交流側(cè)濾波器在大容量并聯(lián)型有源濾波器中起著重要作用，它將變流器產(chǎn)生的脈沖電壓轉(zhuǎn)

33、化為電流并注入電網(wǎng)。相對(duì)于單電感濾波器，濾波器具有更好的性能，能夠兼顧低頻段增益和高頻段衰減。作為三階控制對(duì)象，濾波器設(shè)計(jì)需要確定三個(gè)自由參數(shù)，大大增加了設(shè)計(jì)難度。散熱結(jié)構(gòu)形式直接關(guān)系到大容量電力電子裝置是否能長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。在包含許多發(fā)熱元件和熱敏感元件的大功率電力電子裝置中，如何設(shè)計(jì)緊湊的風(fēng)道提高散熱效果，并且減小風(fēng)機(jī)數(shù)量和裝置體積顯得至關(guān)重要。本章首先討論了無(wú)感平面母線的設(shè)計(jì)方法，并設(shè)計(jì)了一種用于大容量并聯(lián)型有源濾波器的無(wú)感平面母線結(jié)構(gòu)。然后根據(jù)濾波器的基本原理和濾波特性，提出了一種濾波器的設(shè)計(jì)方法。最后，針對(duì)包含多發(fā)熱元件和熱敏感元件的大容量并聯(lián)型有源濾波裝置提出了一種包含獨(dú)立風(fēng)道且無(wú)源

34、元件統(tǒng)一協(xié)調(diào)的散熱結(jié)構(gòu)。無(wú)感平面母線近年來(lái)，疊層平面母線技術(shù)（也被稱(chēng)為無(wú)感平面母線技術(shù)）被越來(lái)越多地應(yīng)用于大容量電力電子裝置。它由緊密貼合的正、負(fù)極銅板和夾在兩者之間的絕緣片在高溫和高壓環(huán)境下緊密疊壓而成，能大大減小直流側(cè)分布電感，降低功率器件關(guān)斷時(shí)的電壓尖峰。本小節(jié)將詳細(xì)介紹一種用于本系統(tǒng)中的對(duì)稱(chēng)平面母線結(jié)構(gòu)，良好的電氣和機(jī)械設(shè)計(jì)保證了該平面母線結(jié)構(gòu)獲得了較高的性能。等效模型及參數(shù)為了對(duì)平面母線進(jìn)行電氣分析，許多學(xué)者提出了不同的方法。在很多的應(yīng)用場(chǎng)合，基于部分元等效電路（，）所得到的等效模型被廣泛用于分析平面母線的電磁特性。模型參數(shù)則可以通過(guò)相關(guān)公式計(jì)算得出。平面母線模型用于本系統(tǒng)中的平面母

35、線由兩塊平行的銅板和夾在兩者之間的絕緣片疊壓而成。銅板的電阻率為，絕緣材料的相對(duì)介電常數(shù)為，相對(duì)磁導(dǎo)率為肼，電導(dǎo)率為盯。平面母線的機(jī)械尺寸為：長(zhǎng)，寬，銅板厚度，銅板間距。平面母線的基本結(jié)構(gòu)圖如圖所示，其電磁特性大致可以用如圖所示的等效電路表示。銅板圖平面母線基本結(jié)構(gòu)圖圖平面母線等效電路圖中，厶，分別代表疊成平面母線的等效電感，電阻和電容，則代表介電材料的損耗。所有這些參數(shù)都可以由母線的結(jié)構(gòu)和材料的相關(guān)參數(shù)導(dǎo)出。等效電感疊成平面母線的等效電感是實(shí)現(xiàn)高性能最為重要的參數(shù)。低的分布電感不但可以大大減小開(kāi)關(guān)過(guò)程中的電壓尖峰，而且有利于抑制變流器問(wèn)題。平面母線通常包含三個(gè)部分的等效電感：（）內(nèi)電感厶：主

36、要由平面母線導(dǎo)電銅板內(nèi)部的漏磁通產(chǎn)生，它的大小與流過(guò)銅板的電流頻率有關(guān)。當(dāng)電流頻率比較高時(shí)（大于），內(nèi)電感可以忽略不計(jì)。然而，在低頻應(yīng)用場(chǎng)合，如疊成平面母線結(jié)構(gòu)，內(nèi)電感則為等效電感中重要組成部分，它的大小可以通過(guò)如下公式計(jì)算：工：絲，（）由上式可見(jiàn)，為了實(shí)現(xiàn)低的內(nèi)電感，母線長(zhǎng)度應(yīng)該加以限制。（）外電感三。：主要由平面母線正負(fù)銅板外部空間的漏磁通產(chǎn)生，它的大小取決于功率回路的幾何尺寸且與流過(guò)銅板的電流頻率無(wú)關(guān)。如果水且水，外電感可以用如下公式估算：扣削，尚利于減小內(nèi)電感和外電感。低頻電流，它的大小主要取決于自身的內(nèi)電感，大致估算如下：他）顯然，縮短銅板的長(zhǎng)度、增大銅板寬度、減小銅板厚度和銅板間的

37、間距都有（）相問(wèn)電感：主要由相與相間的互相連接產(chǎn)生的。由于其主要流過(guò)等板間電流回路的面積應(yīng)該盡量小。其它等效參數(shù)銅板的直流電阻為：（）在沒(méi)有相與相間的互相連接的情況下，這部分等效電感可以不計(jì)入在內(nèi)。由以上可見(jiàn)，在保證可靠絕緣的情況下，為了實(shí)現(xiàn)較小的等效電感，正負(fù)極毛由于集膚效應(yīng)的影響，高頻交流電阻大于直流電阻，計(jì)算公式如下：（）恥告、而函歷其中，肋為絕對(duì)磁導(dǎo)率，廠為頻率。正負(fù)銅板間的等效電容計(jì)算如下：（）（）：艫，蘭“一（）由于較大的等效電容有利于減小模型的等效阻抗，從而加強(qiáng)對(duì)噪聲信號(hào)的吸收，因此在保證正負(fù)極板可靠絕緣的條件下，應(yīng)該盡量減小極板間距。等效電容的作用類(lèi)似于外電路吸收電容的作用，能

38、改善平面母線的性能?？复髮W(xué)±學(xué)位論女第章大容量井鞋型有源濾被主路并聯(lián)電導(dǎo)計(jì)算如下：口旦結(jié)構(gòu)和絕緣材料的電導(dǎo)率無(wú)感平面母線設(shè)計(jì)與實(shí)施培其中，批脅為絕緣材料的厚度。并聯(lián)電導(dǎo)大小取決于疊成平面母線的物理在，并聯(lián)型有源濾波系統(tǒng)中，主電路拓?fù)洳捎萌喟霕蛲負(fù)?，每個(gè)橋臂由一個(gè)模塊構(gòu)成，每個(gè)模塊由三個(gè)并聯(lián)而戚，模塊額定容量（）。直流側(cè)電壓，直流電容。采用平面母線與變流器的連接關(guān)系如圖所示。囤平面母線與變流器的連接關(guān)系功率回路優(yōu)化設(shè)計(jì)功率回路優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的是減小回路分布電感和實(shí)現(xiàn)變流囂內(nèi)部的均流。為了減小分布電感，設(shè)計(jì)中應(yīng)該著重考慮盡量減小主功率回路的面積。這可以通過(guò)為流入和流出的電流提供最近的路徑

39、來(lái)實(shí)現(xiàn)。通常，設(shè)計(jì)中保持電流回路所在平面正交于銅極板面可以實(shí)現(xiàn)最小功率回路面積，從而得到鞍小的分布電感。囤和圖給出了減小功率回路面積的可能方式。罕翅圖電漉回路比較漸大學(xué)顫±學(xué)位論文箱一￥容前并聯(lián)型存譚濾波±電镕目電流回路比較（）在保證較小的功率回路面積情況下，還應(yīng)該充分考慮變流囂的內(nèi)部均流問(wèn)題。均流設(shè)計(jì)對(duì)于平面母線分布電感和散熱都十分重要。無(wú)論是三相半橋的每個(gè)橋臂之間還是同一個(gè)橋臂內(nèi)部并聯(lián)，之間都應(yīng)該盡量保持電流的均勻分布，這可以通過(guò)設(shè)計(jì)幾何結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的平面母線結(jié)構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)。另外，元件與平面母線連接的開(kāi)孔位置在母線中央和邊緣處對(duì)于分布電感和均流的影響差別非常大。由于在邊緣處開(kāi)

40、孔將嚴(yán)重影響正常的電磁場(chǎng)分布，因此實(shí)施中應(yīng)該盡量避免在平面母線的邊緣開(kāi)孔，開(kāi)孔應(yīng)在平面母線的中央赴井保持物理結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性。合適的尺寸根據(jù)公式（）和（）的分析，等效分布電感與銅板長(zhǎng)度成正比。因此，銅板長(zhǎng)度應(yīng)該盡可能短以縮小直流電容與模塊之間的功率回路長(zhǎng)度。另外，還需要考慮直流電容和模塊的尺寸并保留一定的裕量合理選擇銅板的長(zhǎng)度。長(zhǎng)度太大，分布電感增大且整個(gè)變流器顯得不緊湊；長(zhǎng)度太小，不利于變流器散熱且安裝且操作不方便?？紤]到上述因素，銅極板長(zhǎng)度取為公式（）表明，銅極板的寬度越大，等效的外電感越小。因此在尺寸允許的情況下，應(yīng)該加大銅板寬度。與長(zhǎng)度設(shè)計(jì)相同，寬度設(shè)計(jì)也需要考慮直流電容和模塊的尺寸井保留

41、一定的裕量。寬度太大，浪費(fèi)材料且整個(gè)變流器顯得不緊湊；寬度太小，外電感增大且載流能力可能不夠?？紤]到上述因素，銅極板寬度取為啪。在確定了銅板的長(zhǎng)度和寬度之后，厚度主要取頭于變流器直流側(cè)所需要的載流能力，同時(shí)應(yīng)該考慮到平面母線承受機(jī)械應(yīng)力的能力。公武（）表明，銅極板的厚度越大，等效的外電感越大，因此在保證足夠載流能力和機(jī)械強(qiáng)度的條江太掌碗士女鵝二章容量并聯(lián)有譚濾城屯件下，銅板厚度應(yīng)盡可能小綜合考慮后銅板厚度取為。相間直流母線采用銅排將三相的正，負(fù)銅極板分別進(jìn)行連接。為了保證結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性，正負(fù)銅排尺寸應(yīng)該完全相同且分別從三相平面母線的兩側(cè)分別進(jìn)行連接。相問(wèn)互連銅排還起到固定整個(gè)變漉器的作用。銅排的尺

42、寸主要由載流能力和其內(nèi)電感決定，最終尺寸取為（長(zhǎng)寬厚）。平面母線的銅極板尺寸和整個(gè)變流器的三維田分別如圖和圈所示。田疊層平面母線尺寸囝變漉囂三維圖絕緣設(shè)計(jì)疊層平面母線的絕緣對(duì)于變流器的可靠運(yùn)行十分重要。在正、負(fù)銅極板之間插入絕緣材料將產(chǎn)生附加的寄生電容該寄生電容與直流電容和吸收電容相并浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章大容量并聯(lián)型有源濾波器主電路設(shè)計(jì)聯(lián)，適當(dāng)增大寄生電容能在一定程度上起到吸收開(kāi)關(guān)過(guò)程中的電壓尖峰。由公式（）可見(jiàn)，減小絕緣層的間距有利于增大該等效電容。另外，為了減小直流側(cè)功率回路的面積以實(shí)現(xiàn)低等效電感，絕緣層的厚度也應(yīng)該設(shè)計(jì)的較薄。因此，在一定的絕緣電壓要求下，選擇高擊穿場(chǎng)強(qiáng)的絕緣材料可

43、以減小材料厚度。環(huán)氧樹(shù)脂板的擊穿場(chǎng)強(qiáng)高達(dá)珈，且機(jī)械強(qiáng)度好，可以很容易地使用鉆床進(jìn)行鉆孔，非常適合作為疊層平面母線的絕緣材料。環(huán)氧樹(shù)脂薄板所需的最小厚度可以大致估算如下：堡：型，：（）后歷。其中，戤是可能加在疊層平面母線上最大電壓，左右。實(shí)際中環(huán)氧樹(shù)脂板的厚度取為。除了正負(fù)極板之間絕緣外，銅極板外表面的絕緣也是必須的。通常的方法是在銅板外表面覆蓋和中間絕緣片材質(zhì)相同的絕緣片，但是厚度可以適當(dāng)減小。另外，為了防止正負(fù)極銅板爬電，在銅板的四周、孔洞內(nèi)表面都需要進(jìn)行絕緣處理。實(shí)際設(shè)計(jì)中，中間和表面的絕緣樹(shù)脂板分別沿銅板邊緣多伸出，同時(shí)伸出的絕緣片和銅板斷面形成凹槽以方便灌注絕緣硅膠。銅極板上的所有孔洞

44、四周都灌注絕緣硅膠，側(cè)地杜絕爬電的可能性。疊成平面母線絕緣示意圖如圖圖疊成平面母線絕緣所示。振蕩抑制利用公式（）（），等效電路模型的參數(shù)分別計(jì)算如下：三二：魚(yú)竺羔，：刀日（）削，尚劃桕芍萬(wàn)一（）三。脅上，。聆日（）三黼等槲（）。：冬：（）艫，蘭彬（）：仃！生：×。（）峨嘻等效電阻和電導(dǎo)由于很小通?？梢员缓雎?，而等效電容遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于塞際中的吸收電容（缸）也可以忽略不計(jì)。由于有源濾波器在正常工作時(shí)輸出頻譜連續(xù)的諧波電流，因此在直流側(cè)的吸收電容和等效分布電感之間、直流側(cè)支撐電容和相問(wèn)半接電。感之間都可能產(chǎn)生振蕩，如圖所示。一辣了替，。一？白卜，幻晶圖振蕩回路示意圖當(dāng)關(guān)斷時(shí)，由等效分布電感導(dǎo)致的關(guān)斷電壓尖峰部分被吸收電容所抑制。同時(shí)吸收電容的電壓值在穩(wěn)態(tài)電壓值（）基礎(chǔ)上不斷上升直到關(guān)斷過(guò)程結(jié)束，最終的電壓值與疊成平面母線的等效阻抗有關(guān)。然后，吸收電容通過(guò)平面母線等效電感向直流電容進(jìn)行放電，如圖中右邊回路所示。該振蕩回路的無(wú)阻尼振蕩頻率可以如下計(jì)算：厶去司缶姚協(xié)回路的總電阻尺，泖主要由平面母線等效電阻脅蛔，接觸電阻刪刪，直流電容等效串聯(lián)電阻組成。由于前面兩類(lèi)電阻遠(yuǎn)小于后一種電阻，在實(shí)際計(jì)算中可以忽略不計(jì)。回路的總電阻，特征阻抗和振蕩頻率分別計(jì)算如下：尺蛔。刪。，所（）疋?？圉a觸汜。緲盯一“，、（）。一。，、厶。，顯然，