基于混合開關的三相電流型PWM整流器.pdf

1、三相電流型PWM整流器具有可以直接控制電流、動態(tài)響應快以及短路保護的優(yōu)點,在中大功率的應用場合(電機驅(qū)動和金屬熱處理領域)具有廣泛的應用前景?；旌祥_關技術的應用和發(fā)展,使三相電流型PWM整流器的中大功率開關器件成本大幅下降；讓三相電流型PWM整流器應用在中大功率領域具有明顯的成本優(yōu)勢。本文在歸納現(xiàn)有可控開關管和半控開關管的基礎上,分析了混合開關的特點；并基于混合開關三相整流橋的結構,提出并分析了三種可用于提高混合開關電路工作頻率的反壓網(wǎng)

2、絡；針對電路的控制策略,在常規(guī)的電流型空間矢量控制方法基礎上,提出了可提高混合開關電路工作頻率的優(yōu)化電流型空間矢量控制方法；針對基于單橋的三相混合開關電路,本文還提出了具有使混合開關工作頻率進一步提升的一種基于混合開關的三相雙重整流橋電流型PWM整流器。
　　 首先,本文在將全可控開關管和半可控開關管的成本和特性進行比較和分析的基礎上,對混合開關的特性以及成本優(yōu)勢進行了總結；通過分析三相混合開關電流型PWM整流器的工作過程,總結

3、了混合開關電路中晶閘管的基本工作狀態(tài)；最后通過簡化電路對混合開關器件的兩種基本工作狀態(tài)進行具體分析,對混合開關器件中的可控開關管(IGBT)和半可控開關管(晶閘管)的阻斷電壓、通態(tài)電流、頻率特性和損耗等進行總結。本文總結出適應于三相混合開關電流型PWM整流器的PWM脈寬調(diào)制方式,并分析了該控制方法對電路工作頻率限制的因素。
　　 其次,為提高三相混合開關電流型PWM整流器的工作頻率,通過建立晶閘管的反壓關斷恢復模型,來研究反壓作

4、用能夠有效縮短晶閘管關斷恢復時間的工作條件,并通過實驗測試的驗證。通過實驗和仿真驗證了在混合開關整流器的主電路中增加反壓網(wǎng)絡,可以提高電路的工作頻率從而縮小電路的濾波元件,提高電路的輸出電壓范圍。最后本文提出了3種可有效縮短混合開關關斷過程的反壓網(wǎng)絡,并對3種反壓網(wǎng)絡的反向電壓源參數(shù)和開關器件的類型、耐量和數(shù)量進行分析和比較,并總結了不同反壓網(wǎng)絡的應用場合。
　　 本文還分析了從優(yōu)化脈寬調(diào)制的角度來提高三相混合開關電流型PWM整

5、流器的工作頻率。首先在基于常規(guī)的三相電流型空間矢量控制策略的基礎上,針對電路的關斷工作特性,將空間矢量控制策略進行優(yōu)化；優(yōu)化后的電流型空間矢量應用到混合開關電路中,最大可以使混合開關電路的工作頻率比使用常規(guī)電流型空間矢量的提高一倍。然后通過仿真來研究3種優(yōu)化后的空間矢量策略對電路工作特性的可行性以及帶來的缺點；并對使用優(yōu)化控制策略的電路進一步進行改進,使混合開關電路在達到國家相應的諧波標準條件下,可以最大限度的提高電路的工作頻率。最后通

6、過實驗驗證優(yōu)化后的三相電流型空間矢量控制策略的能夠提高電路工作頻率的可行性。
　　 最后,本文從電路拓撲結構上加以改進，在研究了三相混合開關電流型PWM整流器的基礎上,提出了基于混合開關的三相雙重整流橋電流型PWM整流器。該種新型的混合開關電路可以使晶閘管的關斷恢復時間至少為電路工作周期的一半,從而進一步的提升了電路的工作頻率,并使普通的晶閘管也可應用到相當高頻的混合開關電路當中。本文具體研究和分析該新型的混合開關電路與單整流橋