三相電壓型整流器畢業(yè)答辯解析課件

高功率因數(shù)的三相電壓型整流器的研究答辯人：孫導(dǎo)師：桂2014年6月4日CentralSouthUniversity高功率因數(shù)的三相電壓型答辯人：孫導(dǎo)師：桂2014年6月目錄頁contents01選題與研究內(nèi)容02PWM整流器工作原理03數(shù)學(xué)建模04控制策略分析05電路參數(shù)的選取06仿真分析07設(shè)計總結(jié)目錄頁contents01選題與研究內(nèi)容02PWM整流器工作1、選題高功率因數(shù)整流器背景與意義PWM整流器具有以下優(yōu)良性能：(1)網(wǎng)側(cè)電流近似正弦波(2)網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)控制(如單位功率因數(shù)控制)(3)電能雙向傳輸，四象限運(yùn)行(4)較快的動態(tài)響應(yīng)1、選題高功率因數(shù)整流器背景與意義PWM整流器具有以下優(yōu)良性1、選題研究內(nèi)容(1)整流器功率因數(shù)校正電路分析；(2)PWM整流器電路結(jié)構(gòu)與工作原理分析；(3)數(shù)學(xué)建模與控制系統(tǒng)設(shè)計；(4)系統(tǒng)仿真與總結(jié)。本課題的研究任務(wù)有：1、選題研究內(nèi)容(1)整流器功率因數(shù)校正電路分析；本課題的研2、主電路工作原理2、PWM整流器工作原理常用電路拓?fù)鋱D3常用單相和三相VSR變流器結(jié)構(gòu)(a)單相半橋(b)單相全橋（C）三相半橋2、主電路工作原理2、PWM整流器工作原理常用電路拓?fù)鋱D3常2、主電路工作原理2、PWM整流器工作原理單相PWM整流電路單相PWM整流電路在電網(wǎng)電壓正半周，橋路中由L、V2、VD4、VDI和L、V3、VDl、VD4組成兩個升壓斬波電路。在電網(wǎng)電壓的負(fù)半周，L、V4、VD2、VD3和L、V1、VD3、VD2組成兩組升壓斬波電路。

2、主電路工作原理2、PWM整流器工作原理單相PWM整流電路2、PWM整流器工作原理三相VSR原理三相PWM整流電路2、PWM整流器工作原理三相VSR原理三相PWM整流電路2、PWM整流器工作原理三相VSR原理開關(guān)函數(shù)相同，但有不同的導(dǎo)通回路。相同的開關(guān)函數(shù)，根據(jù)電流的方向不同則回路不同。2、PWM整流器工作原理三相VSR原理開關(guān)函數(shù)相同，但有不同2、PWM整流器工作原理三相VSR原理a相開關(guān)函數(shù)波形a相電壓波形直流輸出電壓波形a相電流波形2、PWM整流器工作原理三相VSR原理a相開關(guān)函數(shù)波形a相電建模目的建立數(shù)學(xué)模型是深入分析和研究PWM整流器的機(jī)理和動靜態(tài)特性的重要方法。本章從低頻和高頻的角度,分別建立了VSR在三相靜止坐標(biāo)系、兩相靜止坐標(biāo)系、兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下面的低頻模型和高頻模型,為后續(xù)研究奠定了理論基礎(chǔ)。高低頻模型各有其優(yōu)缺點，相互補(bǔ)充，指導(dǎo)仿真與硬件設(shè)計。坐標(biāo)變換ABC靜止坐標(biāo)系αβ靜止坐標(biāo)系dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系對基本的三相換流器數(shù)學(xué)模型進(jìn)行坐標(biāo)變換的主要目的是為了是模型狀態(tài)方程降階，使控制器設(shè)計簡化。ACBαβqd3、數(shù)學(xué)建模一般數(shù)學(xué)模型概述建模目的建立數(shù)學(xué)模型是深入分析和研究P3、數(shù)學(xué)建模一般數(shù)學(xué)模型概述在建立三相VSR數(shù)學(xué)模型過程中，一般做以下假設(shè)：⑴電網(wǎng)電動勢為三相平衡正弦電動勢；⑵電源的A、B、C三相電路的等效電阻均為R；三相電路的等效電感值均為L，且線性不考慮飽和。⑶開關(guān)器件皆為理想器件；⑷為描述VSR能量的雙向傳輸，三相VSR其直流側(cè)負(fù)載由電阻和直流電動勢串連表示；；⑸忽略開關(guān)死區(qū)時間。三相VSR一般數(shù)學(xué)模型的建立可采用以下兩種形式：(1)采用開關(guān)函數(shù)描述的一般數(shù)學(xué)模型。(2)采用占空比描述的一般數(shù)學(xué)模型。3、數(shù)學(xué)建模一般數(shù)學(xué)模型概述在建立三相VSR數(shù)學(xué)模型過程中，3、數(shù)學(xué)建模一般數(shù)學(xué)模型概述

采用開關(guān)函數(shù)描述的一般數(shù)學(xué)模型是對VSR開關(guān)過程的精確描述，較適合于VSR的波形仿真。采用開關(guān)函數(shù)描述的VSR一般數(shù)學(xué)模型，當(dāng)VSR開關(guān)頻率遠(yuǎn)高于電網(wǎng)基波頻率時，為簡化VSR的一般數(shù)學(xué)描述，可忽略VSR開關(guān)函數(shù)描述模型中的高頻分量，即只考慮其中的低頻分量，從而獲得采用占空比描述的低頻數(shù)學(xué)模型，用于指導(dǎo)控制器設(shè)計。3、數(shù)學(xué)建模一般數(shù)學(xué)模型概述采用開關(guān)函數(shù)描述的一般數(shù)學(xué)模3、數(shù)學(xué)建模高頻數(shù)學(xué)模型建立

三相平衡有：三相VSR高頻數(shù)學(xué)模型3、數(shù)學(xué)建模高頻數(shù)學(xué)模型建立三相平衡有：三相VSR高頻數(shù)

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3、數(shù)學(xué)建模高頻數(shù)學(xué)模型建立高頻模型寫成矩陣形式：,3、數(shù)學(xué)建模高頻數(shù)學(xué)模型建立高頻模型寫成矩陣形式：3、數(shù)學(xué)模型低頻數(shù)學(xué)模型的建立

三相VSR低頻數(shù)學(xué)模型應(yīng)用傅立葉變換：低頻數(shù)學(xué)模型：3、數(shù)學(xué)模型低頻數(shù)學(xué)模型的建立三相VSR低頻數(shù)學(xué)模型4、控制策略分析控制策略介紹

PWM整流電路控制基本思想是：通過PWM調(diào)制控制功率開關(guān)管的通斷狀態(tài)，使輸入電流接近正弦波而消除電流諧波，且電流和電壓相位可任意控制，實現(xiàn)高功率因數(shù)。為了實現(xiàn)網(wǎng)側(cè)任意功率因數(shù)控制，其關(guān)鍵技術(shù)問題是研究網(wǎng)側(cè)電流控制策略。高性能的控制策略主要分為兩大類：電流控制和直接功率控制4、控制策略分析控制策略介紹4、控制策略分析滯環(huán)控制策略1.直接電流控制-滯環(huán)控制4、控制策略分析滯環(huán)控制策略1.直接電流控制-滯環(huán)控制4、控制策略分析SVPWM控制策略2.直接電流控制-SVPWM控制

電流矢量控制可以直接控制系統(tǒng)的有功功率和無功功率，它的核心思想是對三相VSR網(wǎng)側(cè)電流的有功、無功分量進(jìn)行獨(dú)立控制。

這種控制方法電流控制精度較高，不僅在穩(wěn)態(tài)時能夠精確地跟蹤電流指令，實現(xiàn)無靜差，并且動態(tài)性能也較好。但其控制算法比較復(fù)雜。4、控制策略分析SVPWM控制策略2.直接電流控制-SVP4、控制策略分析SVPWM控制策略4、控制策略分析SVPWM控制策略5、電路參數(shù)的選取主電路參數(shù)PWM整流器的性能好壞不僅與其控制策略有關(guān)，還與其自身電路的參數(shù)有很重要的關(guān)系。交流側(cè)電感的選擇

1、電感上壓降盡可能小,一般不大于電源額定電壓的30%2、交流側(cè)電流總畸變率THD盡可能小，一般要求低于5%3、在一個開關(guān)周期內(nèi)交流側(cè)電流的最大超調(diào)量盡可能小，一般要求小于交流側(cè)額定電流峰值的10%4、滿足瞬態(tài)電流跟蹤要求5、電路參數(shù)的選取主電路參數(shù)PWM整流器的性能5、電路參數(shù)的選取主電路參數(shù)直流側(cè)電容的選擇

直流側(cè)電容的大小既關(guān)系到整流器的成本，更關(guān)系到在各種擾動下直流母線電壓的穩(wěn)定性，進(jìn)而關(guān)系到PWM整流器的抗負(fù)載擾動性能。可按典型2型系統(tǒng)設(shè)計PI調(diào)節(jié)器，同時根據(jù)Udc的最大動態(tài)降落允許值決定C的下限值。5、電路參數(shù)的選取主電路參數(shù)直流側(cè)電容的選擇直流側(cè)電容的大5、電路參數(shù)的選取主電路參數(shù)直流電壓的選擇

對三相VSR，當(dāng)交流側(cè)線電壓uab>0時，其電路結(jié)構(gòu)可等效為要保證整流器輸入端線電壓不含有與PWM開關(guān)頻率無關(guān)的低次諧波，直流電壓udc必須不小于交流側(cè)線電壓基波uab的最大峰值。設(shè)交流側(cè)相電壓的有效值為Up，則有|Up|≤udc

5、電路參數(shù)的選取主電路參數(shù)直流電壓的選擇對三相VSR，當(dāng)6、仿真分析滯環(huán)電流控制6、仿真分析滯環(huán)電流控制6、仿真分析電壓空間矢量（SVPWM）控制6、仿真分析電壓空間矢量（SVPWM）控制7、設(shè)計總結(jié)總結(jié)與展望論文內(nèi)容論文中的不足及展望謝謝觀看！傳統(tǒng)整流器功率因數(shù)校正PWM整流器系統(tǒng)分析PWM整流器控制與仿