三相高功率因數(shù)VIENNA整流電源的研究.pdf

1、近年來,電力電子裝置的應(yīng)用越來越廣泛,給電能的變換及應(yīng)用帶來了許多方便,但同時(shí)也給電力系統(tǒng)帶來了嚴(yán)重的諧波污染。為此,研究具有高功率因數(shù)、低輸入電流畸變率的綠色PWM整流裝置,已成為現(xiàn)代電力電子應(yīng)用領(lǐng)域中的一個(gè)重大研究課題。三相三電平三開關(guān)boost整流器(俗稱VIENNA整流器)以其獨(dú)特的功率因數(shù)高,電流諧波低,開關(guān)器件少,開關(guān)應(yīng)力低等優(yōu)點(diǎn),已成為目前學(xué)者關(guān)注的對象。基于此,本課題對VIENNA整流器的控制策略進(jìn)行深入研究,主要內(nèi)容如

2、下:
　　首先,對VIENNA整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析,并利用狀態(tài)空間法建立了VIENNA整流器在abc坐標(biāo)系、dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。為其控制策略的研究奠定基礎(chǔ)。
　　其次,在假設(shè)中點(diǎn)電位平衡(即Vc1=Vc2)的前提下,研究了整流器直接電流控制技術(shù),通過分析對比得知,基于dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直接電流控制技術(shù)具有更高的優(yōu)越性。針對VIENNA整流器d、q軸互相耦合的問題,研究了基于dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的前饋

3、解耦控制策略;并對整流器的載波同相層疊與載波反相層疊調(diào)制技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　再次,針對VIENNA整流器固有的中點(diǎn)電位不平衡問題,研究了其中點(diǎn)電位平衡算法。在三電平逆變器中點(diǎn)電位平衡算法的基礎(chǔ)上,分析了整流器產(chǎn)生中點(diǎn)電位波動(dòng)的本質(zhì)原因;分析了基于SVPWM(空間矢量)調(diào)制與基于SPWM(正弦脈寬)調(diào)制下中點(diǎn)電位不平衡控制算法;并從產(chǎn)生中點(diǎn)電位波動(dòng)的本質(zhì)出發(fā),研究了SPWM調(diào)制下基于零序電壓注入的中點(diǎn)電位平衡算法。
　　最后

4、,利用仿真軟件MATLAB7.0Simulink6.0對系統(tǒng)進(jìn)行了仿真,驗(yàn)證了文章所研究的基于dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的解耦控制、載波層疊調(diào)制控制、中點(diǎn)電位平衡控制算法等理論的可行性和正確性;并對整流器的主要參數(shù)的選擇進(jìn)行了研究,對系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過仿真結(jié)果得出,基于載波同相調(diào)制的VIENNA整流器輸入功率因數(shù)達(dá)0.99,電流諧波畸變低低于3.3％,開關(guān)器件少,開關(guān)管應(yīng)力低,損耗小;基于零序電壓注入的中點(diǎn)電位平衡算法能夠?qū)⒅悬c(diǎn)電位波動(dòng)