基于諧波消除脈寬調(diào)制技術(shù)準(zhǔn)全硅功率變換的研究.pdf

1、現(xiàn)代電力電子變換裝置的廣泛應(yīng)用推動了靈活供用電及節(jié)能技術(shù)的深入發(fā)展，并已成為電力系統(tǒng)新興發(fā)展用戶電力(CustomerPower)概念的技術(shù)基礎(chǔ)。但是它們普遍采用具有沖擊負(fù)載特性的大容量儲能電容、電感元件與其開關(guān)工作方式相互作用給電力系統(tǒng)帶來了嚴(yán)重諧波污染和相關(guān)電能質(zhì)量問題。另一方面，隨著自動化程度在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域的不斷深入，要求高輸入電能質(zhì)量的各類敏感設(shè)備占總用電負(fù)荷的比例越來越高。這種矛盾局面使電力電子變換器的諧波治理成為當(dāng)前電力

2、系統(tǒng)迫切需要解決的問題之一，目前的主流解決方案主要是安裝各種濾波設(shè)備或采用有源前端。和這些被動補償方法不同，本論文從傳統(tǒng)變換器中諧波的產(chǎn)生根源之一—大容量儲能元件著手，研究通過采用準(zhǔn)全硅功率變換去除它們以改善變換器的輸入輸出諧波特性、工作可靠性以及對惡劣輸入電能質(zhì)量的適應(yīng)性，以此實現(xiàn)諧波的綜合治理。圍繞這個目的，本論文主要進行了以下幾個方面研究： 準(zhǔn)全硅功率變換系統(tǒng)的諧波消除研究。大容量儲能元件在傳統(tǒng)PWM變換器中起到平滑濾波的

3、作用，去除大容量儲能元件后準(zhǔn)全硅功率變換電路的輸入勢必含有大量不可控整流過程以及交流系統(tǒng)自身畸變引入的諧波成分，繼而影響輸出電能質(zhì)量。本文提出了一種適用于多種變換拓?fù)涞男滦徒y(tǒng)一諧波消除脈寬調(diào)制技術(shù)用于抑制輸入畸變對輸出波形的不良影響，在多種電網(wǎng)條件下均能保證良好的輸出諧波特性。 準(zhǔn)全硅功率變換系統(tǒng)的負(fù)載適應(yīng)性研究。由于大容量儲能元件具有濾波以及阻塞能量緩沖雙重作用，因此在其被去除后變換器僅能滿足純阻性負(fù)載的要求。為了增強對不同類

4、型負(fù)載的適應(yīng)性，本文對準(zhǔn)全硅變換電路及其工作模式進行了深入分析并在此基礎(chǔ)上作出相應(yīng)改進，同時還研究了輸出有效值快速控制方法以滿足負(fù)載對驅(qū)動電源高動態(tài)性能的要求。這些研究顯著拓寬了準(zhǔn)全硅功率變換技術(shù)的適用范圍。 數(shù)字系統(tǒng)的離散采樣控制研究。采用傅立葉變換方法建立了自然采樣和中心對稱規(guī)則采樣PWM過程的精確數(shù)學(xué)模型，結(jié)果表明有限頻率中心對規(guī)則采樣調(diào)制方式給輸出開關(guān)信號引入了延時和諧波畸變，降低了輸入諧波尤其是高頻部分的消除效果。為此

5、提出了一種基于調(diào)制波預(yù)測技術(shù)和準(zhǔn)自然采樣技術(shù)的改進數(shù)字化PWM方法，它能精確逼近自然采樣點且具有較小的計算量，很好地解決了離散控制方式對調(diào)制過程的負(fù)面影響。 準(zhǔn)全硅功率變換系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)研究?；谔岢龅慕y(tǒng)一諧波消除PWM技術(shù)、先進的變換電路控制策略以及改進數(shù)字化PWM方法，本文詳細(xì)論述了準(zhǔn)全硅功率變換的實驗系統(tǒng)方案。主要研究了功率主電路以及數(shù)字控制器的軟硬件設(shè)計和實現(xiàn)。尤其針對準(zhǔn)全硅變換控制任務(wù)的特點，提出了采用高性能數(shù)字信號