組合變流器相移SPWM技術(shù)及其在有源電力濾波器中的應(yīng)用研究

1、浙江大學(xué)博士學(xué)位論文組合變流器相移SPWM技術(shù)及其在有源電力濾波器中的應(yīng)用研究姓名：王長永申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：電力電子與電力傳動指導(dǎo)教師：張仲超塑堅叁蘭墮?。禾媒贡ぬm塑墅！一組合變流器相移技術(shù)及其在有源電力濾波器中的應(yīng)用研究摘要大功率變流裝置中，電力電子器件的開關(guān)頻率較低，單個變流器難以得到較好的控制效果。組合變流器相移技術(shù)是為了解決該問題而提出的嶄新技術(shù)。本文對組合變流器相移技術(shù)及其在電網(wǎng)有源濾波和無功補償中的應(yīng)用做一些研究工作。本文首先研究了三相變流器的數(shù)學(xué)模型。分別從靜止坐標(biāo)系、郵坐標(biāo)系、坐標(biāo)系建立了變流器低頻模型。從的調(diào)制出發(fā)在頻域建立了變流器高頻模型，稱之為頻域模型。頻域模型是￥

2、變流器數(shù)學(xué)建模的嶄新概念。它揭示了變流器傳輸線性、傳輸帶寬、輸出頻譜等特性，變流器的工作特性都可以從頻域模型得到答案，如三相變流器的耦合、頻率調(diào)制比取奇數(shù)或偶數(shù)、過調(diào)制、異步調(diào)制等等。本文分別分析了電壓型、電流型組合變流器相移技術(shù)的機(jī)理，分析了頻域下的數(shù)學(xué)描述。組合變流器相移技術(shù)是變流器多重化技術(shù)和技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。該技術(shù)在較低的器件開關(guān)頻率下能夠?qū)崿F(xiàn)較高開關(guān)頻率的效果。相移組合變流器是通過低頻諧波的相互抵消提高等效開關(guān)頻率，而不是將諧波簡單地向高次推移。本文對組合變流器相移技術(shù)的一些特性進(jìn)行了較深入的分析。本文對相移組合變流器和當(dāng)今研究較多的二極管鉗位型變流器做了對比研究。文中提出了基于相移技

3、術(shù)的級聯(lián)型變流器。相移級聯(lián)型變流器是相移技術(shù)與級聯(lián)型變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的結(jié)合，它同時具有二者的優(yōu)點，而且可以看成相移技術(shù)向中、小功率場合（包括單相電路）應(yīng)用的拓展。本文提出了相移技術(shù)的概念。相移組合變流器具有技術(shù)的優(yōu)點如：數(shù)字實現(xiàn)容易，器件開關(guān)頻率低，直流電壓利用率高；同時具有各變流器單元結(jié)構(gòu)相同，工作狀況一致等相移組合變流器的優(yōu)勢。在諧波及無功電流檢測方面，本文研究了瞬時無功功率理論在諧波電流檢測中的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上提出了閉環(huán)檢測方案，從瞬時無功功率理論在坐標(biāo)系下的推論出發(fā)，提出了閉環(huán)、開環(huán)檢測的統(tǒng)一模型。諧波及無功電流檢測系統(tǒng)的動、靜態(tài)特性完全取決于統(tǒng)一模型下等效低通濾波器的設(shè)計。本文提出了浙

4、江人學(xué)博學(xué)位論文摘要檢測系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方法。將統(tǒng)一模型的思想拓展到單相電路的檢測，得到電路簡單、實時性較強(qiáng)的檢測方法。本文提出了兩種基于相移技術(shù)的并聯(lián)型有源電力濾波器（簡稱）的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：基于相移級聯(lián)型變流器的電壓源型，基于電流型相移組合變流器的電流源型。二者都不需要變壓器的聯(lián)結(jié)。本文對前者做了仿真分析。后者是本文的主要研究對象。本文詳細(xì)討論了電流源型的數(shù)學(xué)模型，分析了暫態(tài)下產(chǎn)生振蕩的本質(zhì)原因。在中提出了基于極點配置的狀態(tài)反饋的控制方法，研究了極點位置對系統(tǒng)特性的影響，提出了優(yōu)化的設(shè)計方案。提出了變流器直流側(cè)控制的數(shù)學(xué)模型，分析了直流側(cè)控制與交流側(cè)控制的相互影響。上述分析通過了仿真和實驗的驗證。

5、本文由四個電流型變流器單元構(gòu)成了相移組合變流器裝置，以帶電感性負(fù)載的三相可控整流為補償對象，構(gòu)造了并聯(lián)型。由數(shù)字信號處理器作為交流側(cè)控制系統(tǒng)的微處理器，完成了極點配置的狀態(tài)反饋控制。在控制系統(tǒng)的熨計中，提出了硬件移位、矢量差求微分等實現(xiàn)方法。最后，實驗裝置取得了較好的補償效果兮、關(guān)鍵詞組合變流器胡移技術(shù)；有源電力濾波器：頻域模型；譖波破無功電流檢測；極點配置；數(shù)字信號處理？塑鯊叁堂墮主堂垡堡壅一塑塑！，。，浙江大學(xué)博士學(xué)位論文，。，；，（）：；。塑鯊叁堂墮主堂垡堡壅一塑塑！，。，浙江大學(xué)博士學(xué)位論文，。，。，；，（）：；塑鯊盔堂豎±堂！蘭墮苧塑！墅一致謝本文是在導(dǎo)師張仲超教授的悉心指

6、導(dǎo)下完成的。三年來，導(dǎo)師淵博深厚的學(xué)識，嚴(yán)謹(jǐn)求是的治學(xué)態(tài)度，虛懷若谷的博大胸襟，平易近人的學(xué)者之風(fēng)使我耳濡目染，如沐春風(fēng)。自己的一招一式都浸透著導(dǎo)師的心血。導(dǎo)師手把手地教授我調(diào)試電路，帶我親臨現(xiàn)場調(diào)試，逐字逐句地修改每一篇論文，給我爭取盡可能多的學(xué)習(xí)和鍛煉機(jī)會。從電路設(shè)計到理論分析，學(xué)業(yè)上每一點進(jìn)步都是在導(dǎo)師的指點下取得的?；叵胱约旱某砷L過程，深深感受到導(dǎo)師的人格魅力，使我受益終身。值此論文完成之際，向?qū)熒钌罹瞎轮x。我的另一位導(dǎo)師，燕山大學(xué)的鄔偉揚教授把我引入電力電子技術(shù)的大門，并且一直關(guān)心我的學(xué)習(xí)和生活，教授我實事求是的科研精神和做人的道理。向?qū)熤乱猿绺叩闹x意！本文得到了大學(xué)教授的指點

7、，交談中領(lǐng)略了一代名師深厚的學(xué)術(shù)造詣，使我受益非淺，在此表示衷心感謝。實驗裝置的調(diào)試是在師弟金陶濤的幫助下完成的，在調(diào)試中我們共同分析問題，討論解決方案，我們合作的很愉快，實驗樣機(jī)的成功凝結(jié)了我們的汗水和喜悅。在開關(guān)電源方面，得到了公司華桂潮博士、翟寧經(jīng)理、徐華清老師、黃敏超博士的支持和幫助，感謝他們給我提供這樣一個很好的學(xué)習(xí)機(jī)會。在電源公司的學(xué)習(xí)中，和姜熠、熊代富、韓冰、陳儀、徐群等接下了深厚的友誼，在此一并表示感謝。在感應(yīng)加熱電源的學(xué)習(xí)中，得到了潘錫堂老師、陳為群老師、張貴民老師的熱情幫助和大力支持，使我在實際動手方面有較大提高，在此表示衷心感謝！感謝實驗室的胡長生、林平、王立喬、黃玉水、

8、張寅孩、鮑建宇、胡曉巨、呂紅等師兄弟的幫助和關(guān)心。特別要感謝毛鴻博士，我們在一起從三相變流器、感應(yīng)加熱電源到開關(guān)電源進(jìn)行了長時問的探討，彼此互相啟發(fā)，互相促進(jìn)。在即將結(jié)束年的學(xué)校生活之際，以論文的完成感謝我的父母多年來對我的培養(yǎng)、教導(dǎo)。感謝我的妻子燕山大學(xué)的孫連越女士，感謝她對我的關(guān)愛、理解、支持、鼓勵。感謝本文的評閱老師，答辯委員會的老師從百忙中對本文給與審閱、指點。王長永年月于求是園浙江人學(xué)博士學(xué)位論文一洲腳咖一言卿鞏（），（）巾。巾。，?？冢ǎǎ?，本文常用的符號表本文常用的符號表正弦脈寬調(diào)制高壓直流輸電柔性交流輸電系統(tǒng)空間矢量調(diào)制有源電力濾波器總的諧波畸變率單位功率因數(shù)變換器靜止無功補

9、償器數(shù)字信號處理器在第三章中表示二邏輯輸出的幅值組合變流器中單元變流器的個數(shù)變流器直流側(cè)電壓幅度調(diào)制比三相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到三相靜止坐標(biāo)系的變換調(diào)制波幅值第個單元變流器的調(diào)制波幅值頻域模型中第次諧波的幅值特指三邏輯輸出中第次諧波的幅值調(diào)制波的諧波次數(shù)三角載波的頻率（調(diào)制波基波頻率為）第個單元變流器的輸出中第次諧波的幅值第個三邏輯單元變流器的輸出三邏輯相移組合變流器的輸出調(diào)制波的初始相位三角載波的初始相位相對傳輸帶寬相移級聯(lián)型變流器中兩個相位相反的三角載波低通濾波器等效低通濾波器的傳遞函數(shù)泛指傳遞函數(shù)極點配置控制中連續(xù)系統(tǒng)下反饋系數(shù)極點配置控制中離散系統(tǒng)下反饋系數(shù)直

10、流側(cè)控制中調(diào)節(jié)器的比例、積分系數(shù)塑！叁堂！皇±堂堡絲塞笙二童塹塹！一第一章緒論八十年代以來，電力電子學(xué)已經(jīng)成為一門新興的交叉邊緣學(xué)科。與此相應(yīng)的現(xiàn)代電力電子技術(shù)得到了迅速發(fā)展。以計算機(jī)技術(shù)和功率半導(dǎo)體制造技術(shù)為基礎(chǔ)和先導(dǎo)，開關(guān)器件的功率處理能力和開關(guān)速度有了顯著提高，電力電子裝置的工業(yè)市場和應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大，越來越多的電器設(shè)備對取用的電能形態(tài)和功率流動的控制和處理提出了新的要求。世界各國學(xué)者對電力電予技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究，取得了大量科研成果。在發(fā)達(dá)國家，一方面對輸送電能的需求不斷增長，另一方面，由于環(huán)境、行政、公共政策等原因，致使獲得新的輸電走廊、建造新的輸電線路越來越困難。電力

11、電子技術(shù)在大功率場合的應(yīng)用為解決這些困難創(chuàng)造了條件。自二十世紀(jì)七十年代，高壓直流輸電技術(shù)（）得到了廣泛關(guān)注。目前，采用自關(guān)斷電力電子器件的已經(jīng)達(dá)到實用化階段。在八十年代末，美國電力科學(xué)研究院（）提出了柔性交流輸電系統(tǒng)（）的概念。元件在電力系統(tǒng)的應(yīng)用得到各國學(xué)者的深入研究。其中，在加拿大，由、等成立研究小組對靜止無功補償器、移相器、統(tǒng)一潮流控制器等元件進(jìn)行了長達(dá)三年的基礎(chǔ)研究【。電力電子技術(shù)在大功率場合的應(yīng)用還有大功率電機(jī)調(diào)速、大功率供電電源等等。以上裝置都具有功率大、控制要求高、系統(tǒng)復(fù)雜等特點。為了在特大功率電力電子裝置中得到較好的控制性能，降低裝置成本、體積，提高裝置的工作效率。組合變流器相

12、移技術(shù)是理想的選擇。本文在國家自然科學(xué)基金的資助下對組合變流器相移技術(shù)及其在電力系統(tǒng)有源濾波中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究。本章首先從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和調(diào)制方法兩方面介紹了組合變流器相移技術(shù)的研究背景。對諧波及無功的危害和治理進(jìn)行了回顧，總結(jié)了有源電力濾波器的拓?fù)?。為了提高有源電力濾波器的補償性能，一些優(yōu)秀的控制理論被吸納到有源電力濾波器中，本章對此做了概述。最后，介紹了本文的研究內(nèi)容和主要的研究成果。§組合交流器相移技術(shù)的研究背景電力電子裝置是通過電力電子器件如晶閘管、等進(jìn)行能量處理的。電力電子器件的功率與工作頻率是相互矛盾的。一般來說功率越大，器件的開關(guān)頻率越低【。為了提高電力電子裝置處理較大

13、功率的能力，人們進(jìn)行了大量的探索，其中最具有代表性的科研成果是多重化技術(shù)、二極塑些盔堂墮主堂垡墮塞絲二童一皇望：一管鉗位型多電平變流器阻、電容鉗位型多電平變流器¨、級聯(lián)型變流器、相移組合變流器¨。上述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)配合不同的調(diào)制方式構(gòu)造出多種多樣、各具特色的大功率變流裝置。§大功率變流裝置的拓?fù)湓诖蠊β瘦敵?、高效率運行、改善輸出高次諧波等要求的場合下，單臺裝置不能滿足要求，往往會想到使用多個裝置或采用器件級聯(lián)的方式運行，達(dá)到系統(tǒng)要求的技術(shù)指標(biāo)。多重化結(jié)構(gòu)在電壓型變換電路中，輸出的交流電壓為矩形波。為了減小諧波，常常把幾個矩形波輸出組合成正弦波的波形。對于個三相變流電路，

14、將其輸出波形的相位各錯開兀（，）運行，連同抵消它們之間相位差的變壓器（移相變壓器），可以構(gòu)成脈波數(shù)為，的變流器系統(tǒng)。輸出波形中包含。±（為整數(shù)）次的諧波含量。根據(jù)變壓器輸出側(cè)繞組的聯(lián)結(jié)方式可分為串聯(lián)多重化和并聯(lián)多重化：串聯(lián)多重化是將輸出側(cè)繞組進(jìn)行串聯(lián)聯(lián)結(jié)，這種方式在電壓型變流器中最常用。并聯(lián)多重化是將輸出側(cè)繞組進(jìn)行并聯(lián)聯(lián)結(jié)，由于電壓波形的差會產(chǎn)生循環(huán)電流，因此并聯(lián)多重化結(jié)構(gòu)在電壓型變流電路中慎用。在這兩種聯(lián)結(jié)方式中，還分別有直流側(cè)串聯(lián)和直流側(cè)并聯(lián)的結(jié)構(gòu)。同樣，電流型變流電路的多重化原理與電壓型相同。它的輸出變壓器采用并聯(lián)形式，其直流側(cè)除了并聯(lián)和串聯(lián)聯(lián)結(jié)之外，還有直流側(cè)獨立的聯(lián)結(jié)方式。

15、在具有自換流能力的結(jié)構(gòu)中，交流側(cè)可以采用直接并聯(lián)方式。多重化系統(tǒng)具有提供大功率輸出、運行效率高、可改善單臺裝置輸出諧波等優(yōu)點，同時存在以下不足：（）控制采用方式，通過調(diào)節(jié)直流側(cè)電壓來實現(xiàn)輸出功率的調(diào)節(jié)，系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)差、控制不靈活。（）為了減小諧波，各裝置輸出波形需錯開一定的相位，這將影響輸出的基波疊加。（）為了達(dá)到消除次諧波的目的，必須使用特殊設(shè)計的移相變壓器。二極管鉗位型多電平變流器自日本學(xué)者、等于年提出中點鉗位型逆變器以來，二極管鉗位型多電平變流器得到了廣泛的研究。一個電平的二極管鉗位型變流器在直流側(cè)由（）個電容串聯(lián)產(chǎn)生電平的相電壓。圖為一個五電平單相全橋二極管鉗位型變流器。直流側(cè)由、：、

16、，、。四個電容組成，若直流電壓為”每個電容上的電壓為。，。通過開關(guān)器件的不同組合使輸出浙江人學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論電壓產(chǎn)生不同的電平，如表所示。裹五電平二極警鉗位型變藏曩的輸出與開關(guān)狀態(tài)輸出電壓開關(guān)狀態(tài)（。）。吐¨。，¨，山。圖一五電平二極管鉗位型變流器二極管鉗位型變流器同時具有多重化和脈寬調(diào)制的優(yōu)點：輸出功率大；器（）鉗位二極管的耐壓要求較高。盡管開關(guān)管的耐壓均為。（一），?？?。，需要承受。的反向電件開關(guān)頻率低，等效開關(guān)頻率高；交流側(cè)在級聯(lián)輸出時不需要變壓器；動態(tài)響應(yīng)好：傳輸帶寬較寬等優(yōu)點。同時，二極管鉛位型變流器存在以下不足：鉗位二極管的反向耐壓等級卻不相同。比如相下

17、組橋臂的開關(guān)管。都開通，需要承受三個電容的電壓即壓。若每個二極管的耐壓等級相同，每相所需要的二極管數(shù)量為（）?！耙?。因此，二極管的數(shù)量與電平數(shù)的平方成正比。目前，研究中的二極管鉗位型變浙江大學(xué)博學(xué)位論文第一章緒論流器的電平數(shù)一般不超過。（）：關(guān)器件的導(dǎo)通負(fù)荷不一致。如表所示，開關(guān)。僅在。時開通。而開關(guān)。僅在。時不開通。丌通時間不平衡要求開關(guān)器件的電流等級不相等。（）在變流器將有功功率從交流側(cè)向直流側(cè)傳送（整流狀態(tài)）或反向傳送（逆變狀態(tài)）時，二極管鉗位型變流器的直流側(cè)各個電容的充電時間（逆變狀態(tài)下的放電時間）不相同，使得動態(tài)下的均壓控制較復(fù)雜。電容鉗位型多電平變流器電容鉗位型多電平變流器如圖所示

18、（以五電平變流器為例）。圖一五電平電容鉗位型變流器電容鉗位型變流器每一相有相同的結(jié)構(gòu)。假設(shè)每個電容有相同的電壓等級，圖所示的電容的串聯(lián)聯(lián)結(jié)表明了鉗位點的電壓電平。相三個內(nèi)環(huán)電容。：、。獨立于相。相與相都與直流電容。并聯(lián)。電平變流器的相電壓有電平，線電壓有（）電平。若電容的電壓等級相同，直流側(cè)需要（一）個電容。電容鉗位型變流器的電壓合成比二極管鉗位型變流器更靈活。在五電平電容鉗位型變流器中，相電壓。與丌關(guān)組合的關(guān)系如表所示。裹五電平電容鉗位型變流器中相電壓。與開關(guān)蛆合的關(guān)系浙江人學(xué)博十學(xué)位論文第一章緒論。，。，。，。，（）（）。（）電容鉗位型變流器具有開關(guān)方式靈活、對開關(guān)器件保護(hù)能力較強(qiáng)等優(yōu)點，

19、同時存在以下不足：（】）需要大量的存儲電容。假設(shè)每個電容的電壓等級與開關(guān)器件相同，則電平的變流器每一相需要（一）×一）個輔助電容，直流側(cè)需要（）個電容。（）為了使電容充、放電平衡，中間電平（如、。、。）在一個周期內(nèi)需要兩種或更多的開關(guān)組合。這樣，電容鉗位型變流器通過適當(dāng)選取丌關(guān)組合方式可以處理有功功率的流動。但是，開關(guān)組合方式的選擇較復(fù)雜，而且丌關(guān)頻率較高。（）和二極管鉗位型變流器相類似，電容鉗位型變流器的開關(guān)器件的導(dǎo)通時問不同，負(fù)荷不一致。級聯(lián)型變流器級聯(lián)型變流器是最近出現(xiàn)的變流器結(jié)構(gòu)。獨立直流源的級聯(lián)型變流器如圖一所示。級聯(lián)型變流器的每個變流器模塊都是普通的單相全橋電路。相電壓的

20、輸出是個變流器模塊輸出的疊加，即。：。目前，級聯(lián)型變流器的調(diào)制方式為基波頻率控制，不同變流器模塊采用不同的開關(guān)角控制，由于每個變電平。流模塊的輸出都是三電平，各變流器模塊的級聯(lián)型變流器的輸出為（一）浙汕。人學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論圖級聯(lián)型變流器級聯(lián)型變流器具有如下特點：（）與前面兩種多電平變流器相比，級聯(lián)型變流器所需要的元件數(shù)較少。容易實現(xiàn)較高電平的變流器。（）各變流器模塊結(jié)構(gòu)相同，裝置布局容易。（）直流側(cè)均壓控制容易。（）采用基波頻率控制的級聯(lián)型變流器通過控制直流側(cè)的電壓調(diào)功，系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)較慢。另外，各變流器模塊的工作負(fù)荷不一致。組合變流器相移技術(shù)組合變流器相移技術(shù)是由作者導(dǎo)師和大學(xué)教授提出

21、的。電壓型相移組合變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有并聯(lián)型、串聯(lián)型、混合型，如圖所示。圖中各變流器單元指普通的三相六開關(guān)的電壓型變流器（）有中線回路的并聯(lián)型變流器（）無中線回路的并聯(lián)型變流器塑婆盔堂墮主堂絲堡奎笙二皇蘭望！一（）串聯(lián)型變流器（）混合型變流器圖電壓型相移組合變流器的拓?fù)浣M合變流器相移技術(shù)的實質(zhì)是技術(shù)與多重化技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，其基本思想是：在多重化為的組合裝置中使用共同的調(diào)制波（周期為），將各變流器單元的三角載波（頻率為）的相位相互錯開（，。），利用技術(shù)中的波形生成方式和多重化技術(shù)中的波形疊加結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相移波形。圖（）、（）所示的并聯(lián)型變流器通過電流的疊加實現(xiàn)諧波抵消，能夠提供較大的輸出電流，但在各變

22、流器單元交流側(cè)的電流的諧波未被抵消。其中有中線回路的結(jié)構(gòu)中含有三次及其倍數(shù)次諧波，因而需要更大的電感濾波。而如圖（）所示的串聯(lián)型變流器通過電壓的疊加實現(xiàn)電流中諧波的抵消，變流器單元的交流側(cè)電流諧波較小，所需的濾波電感比并聯(lián)型變流器更小。并聯(lián)型與串聯(lián)型的組合方式如圖。（）所示。電流型相移組合變流器將在后文中詳細(xì)介紹。相移組合變流器具有如下特點：（）相移組合變流器各變流器單元的開關(guān)頻率低，可以采用特大功率的電力電子器件如等組成電力變流器裝置，降低開關(guān)損耗。（）組合變流器的等效開關(guān)頻率高，低頻開關(guān)諧波小，大大減小所需要的無源濾波裝置的尺寸和容量。（）相移組合變流器傳輸線性好，傳輸頻帶寬，容易引入一些

23、優(yōu)秀的控制理論。（）各變流單元的電路結(jié)構(gòu)和器件的工作負(fù)荷一致。§三相變流器的調(diào)制方式調(diào)制技術(shù)對于變流器麗言是“神經(jīng)中樞”。衡量調(diào)制方式的標(biāo)準(zhǔn)有：變流器輸出的諧波、開關(guān)器件的開關(guān)頻率、動態(tài)傳輸特性、傳輸帶寬等阻。如前文所述，脈寬調(diào)制（）以其優(yōu)良的動態(tài)特性而優(yōu)于基于開關(guān)角控制的基波頻浙江大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論率開關(guān)方式。在中最具特色的主要有：正弦脈寬調(diào)制（）、空間矢量調(diào)制（）、滯環(huán)控制（）、單周控制（）等。技術(shù)技術(shù)是將正弦波調(diào)制信號與頻率固定的三角載波信號相比較，交點作為丌關(guān)點，得到一系列幅值相等、寬度不等的高頻脈沖序列，經(jīng)過變流器的功率放大后，能夠準(zhǔn)確地再現(xiàn)調(diào)制波信息。具有優(yōu)良的傳

24、輸特性、優(yōu)化的頻譜分布，成為當(dāng)今調(diào)制技術(shù)的基本方式。模擬實現(xiàn)簡單，不產(chǎn)生延時。數(shù)字實現(xiàn)的一般采用規(guī)則采樣。技術(shù)是八十年代中后期發(fā)展起來的，最初的應(yīng)用是使電機(jī)獲得圓形的旋轉(zhuǎn)磁場，稱為“磁鏈跟蹤”。目前，的概念遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了電機(jī)調(diào)速的范疇，成為與相并行的一種調(diào)制技術(shù)。電壓型變流器根據(jù)開關(guān)的不同組合劃分為八個空間矢量，其中六個為非零矢量，兩個零矢量。將坐標(biāo)系下的指令信號通過變換變換為空間旋轉(zhuǎn)矢量，對于任一時刻的矢量由兩個相鄰的非零矢量合成，通過在一個調(diào)制周期中對兩個非零矢量和零矢量的不同放置得到優(yōu)化的輸出。的主要優(yōu)點是：（）電壓利用率高，最大的幅度調(diào)制比為：（）開關(guān)器件的丌關(guān)利用率和開關(guān)損耗比常規(guī)的降低

25、；（）易于采用數(shù)字實現(xiàn)。英國學(xué)者對規(guī)則采樣和做了對比研究，深入討論了和規(guī)則采樣之間的聯(lián)系。其結(jié)論是和規(guī)則采樣的脈沖計算時間是相同的。實質(zhì)是一種規(guī)則采樣的特殊形式。作者的導(dǎo)師和教授也對與進(jìn)行了研究，本文作者參與了一些工作。與的本質(zhì)是一致的。不考慮實現(xiàn)的問題，二者是等效的。只是考慮的角度不同，的優(yōu)點都可以通過實現(xiàn)。研究表明，在傳輸帶寬內(nèi)（），的殘留諧波（）最小。滯環(huán)電流控制滯環(huán)電流控制是一種簡單的控制，它集電流控制與于一體。實際電流與指令電流的上、下限相比較，交點作為開關(guān)點。指令電流的上、下限形成一個滯環(huán)。滯環(huán)電流控制具有以下特點：（）滯環(huán)電流控制是基于電流暫態(tài)的控制，具有動態(tài)響應(yīng)速度快、魯棒性好

26、的優(yōu)點：（）滯環(huán)電流控制本質(zhì)是一種隱含載波的變頻調(diào)制方式。在三浙江大學(xué)尊士學(xué)位論文第一章緒論相高功率因數(shù)整流器中，滯環(huán)控制的隱含載波頻率隨電網(wǎng)電壓做周期性變化，變化頻率為工頻的二倍；（）滯環(huán)電流控制輸出頻譜范圍寬，濾波較困難，諧波能量均勻分布在較寬的頻帶范圍內(nèi)；為了解決滯環(huán)電流控制變頻的缺點，仍有不少學(xué)者在探索改進(jìn)的方案，比如：限制最高開關(guān)頻率，通過改變滯環(huán)寬度實現(xiàn)恒頻控制等。單周控制單周控制（）是由加州大學(xué)提出的。該技術(shù)同時具有調(diào)制和控制的雙重性。其原理如圖一所示。單周控制通過復(fù)位開關(guān)、積分器、觸發(fā)電路、比較器達(dá)到跟蹤指令信號的目的。這種控制方案具有動態(tài)響應(yīng)快、開關(guān)頻率恒定、魯棒性強(qiáng)、易于實

27、現(xiàn)等優(yōu)點。在變換器中已經(jīng)得到充分的研究。作為一種調(diào)制方式，該技術(shù)最近在向三相變流器方面如電流型、電壓源型探索。圖一單周控制原理靈活多樣的調(diào)制技術(shù)與豐富的電路拓?fù)湎嘟Y(jié)合形成各具特色的變流裝置。目前已進(jìn)入研究階段的有基于的二極管鉗位型變流器、本文研究的相移組合變流器、本文提出的相移級聯(lián)型變流器、相移組合變流器。另外，還有一些具有研究前景的方向，如：相移單周控制組合變流器等有待研究。§有源電力濾波器的概述有源電力濾波器（簡稱為）是具有功率大、控制要求高等特點的應(yīng)用場合，是上一節(jié)介紹的大功率變流裝置的“用武之地”。本節(jié)將介紹有源電力濾波器的產(chǎn)生背景及目前的研究成果。§諧波及無功功率

28、的危害浙江大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論諧波和無功的存在對于電網(wǎng)和電器設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的影響和危害。在工業(yè)和生活的用電負(fù)載中，阻感性負(fù)載在占很大比例，如異步電動機(jī)、變壓器、電抗器、電力系統(tǒng)架空線等。阻感性負(fù)載必須吸收無功功率才能正常工作。電力電子裝置本身也會產(chǎn)生大量無功功率，如變頻調(diào)速裝置、電流型感應(yīng)加熱電源、大功率整流電源等。隨著電力電子裝置的廣泛應(yīng)用，無功功率的有害影響日益突出。（）無功功率的增加導(dǎo)致電流和視在功率的增大，使發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路及其他電器設(shè)備的容量和損耗增加。（）導(dǎo)致線路及變壓器的壓降增加，如果是沖擊性無功功率負(fù)載如大功率電機(jī)啟動、中頻感應(yīng)加熱電源，造成電網(wǎng)電壓波動，嚴(yán)重影響電

29、網(wǎng)供電質(zhì)量。隨著計算機(jī)、家用電器的普及，不控整流加電容濾波的應(yīng)用飛速增長。這種結(jié)構(gòu)的交流輸入電流諧波含量較高。直流側(cè)采用電容濾波的單相不控整流中，輸入電流的高達(dá)，三相不控整流的高達(dá)。諧波對公用電網(wǎng)和其他系統(tǒng)的危害曰益為人們所重視：（）諧波電流在輸電線路阻抗上的壓降使用戶端的電壓波形產(chǎn)生嚴(yán)重畸變，影響電器設(shè)備的正常工作。在電機(jī)控制中，諧波會引起附加損耗，使電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動、噪聲；諧波使變壓器局部嚴(yán)重發(fā)熱：諧波使電容器、電纜等設(shè)備絕緣老化、壽命縮短；（）引起供電電網(wǎng)中產(chǎn)生局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，使諧波放大，形成正反饋，破壞電網(wǎng)的穩(wěn)定性，引起嚴(yán)重事故。我國在八十年代初石太電氣鐵路出現(xiàn)的諧波造成電力

30、電容器損壞引起重大事故，為此在石家莊市召開第一次諧波學(xué)術(shù)研討會。從此，開始了我國諧波研究工作的廣泛開展；（）諧波會導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動裝置的誤動作、電器測量儀表不準(zhǔn)；（）三次及其倍數(shù)次諧波流過中線導(dǎo)致中線過熱甚至發(fā)生火災(zāi)；（）對鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，破壞通信系統(tǒng)的正常工作。§諧波及無功補償裝置的發(fā)展為了解決電力電子裝置和其它諧波源的諧波污染問題，有兩個基本的思路：（）裝設(shè)諧波補償裝置如無源濾波器、有源電力濾波器，對各種諧波源產(chǎn)生的諧波進(jìn)行綜合治理；（）對電力電子裝置本身進(jìn)行改造，使其功率因數(shù)為，不產(chǎn)生諧波。這種方案適用于作為主要諧波源的電力電子裝置，比如單位功率因數(shù)變換器（稱為）、“”。浙江人學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論傳統(tǒng)的補償無功和抑制諧波的手段是無功補償電容和濾波器。它具有結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)方便的優(yōu)點，但其阻抗固定，不能跟蹤負(fù)荷無功需求的變化，不能實現(xiàn)對無功和諧波的動態(tài)補償。自二三十年代以來的幾十年中，同步調(diào)相機(jī)（