多脈波整流技術的發(fā)展及其應用

1、<p>　　多脈波整流技術的發(fā)展及其應用</p><p>　　摘要：多脈波整流技術在風力發(fā)電系統(tǒng)中具有十分重要的作用，多脈波整流技術的應用，大大降低了PWM整流器的故障率，并且可以有效控制電流諧波含量、二極管不控整流器功率因數(shù)、轉矩脈動，基于這種情況，本文簡介多脈波整流技術的發(fā)展，并以風力發(fā)電為例，探討多脈波整流技術的應用，旨在為相關工作提供借鑒。 </p><p>　　關鍵詞：

2、多脈波整流技術 風力發(fā)電 發(fā)展 應用 </p><p>　　隨著社會的進步，多脈波整流技術的應用越來越廣泛，目前世界能源形勢日益嚴峻，全球各國都在探尋綠色能源，在這種情況下，風力發(fā)電越來越受到人們的重視，在21世紀的今天，多脈波整流技術的應用已經(jīng)十分廣泛，將其應用到風力發(fā)電系統(tǒng)中，具有可靠性高等優(yōu)勢，大大降低了PWM整流器的故障率，并且可以有效控制電流諧波含量、二極管不控整流器功率因數(shù)、轉矩脈動，為了將多脈波整流

3、技術更好的用于生產(chǎn)實踐，學者們紛紛探討多脈波整流技術的發(fā)展和應用，由此可見，本文的研究內容具有現(xiàn)實意義。 </p><p>　　1、多脈波整流技術的發(fā)展簡介 </p><p>　　第二次世界大戰(zhàn)之后，世界各國的綜合國力都不斷提升，在發(fā)展經(jīng)濟的同時，各國都大力實施科研，各種先進技術相繼推出，新中國成立以來，我國的科研也水平不斷進步，1988年9月，鄧小平提出“科學技術是第一生產(chǎn)力”，這一論斷

4、充分體現(xiàn)了馬克思主義科學觀以及生產(chǎn)力理論，步入21世紀之后，各種先進技術相繼用于生產(chǎn)活動，很多國家的研究機構都大力研究多脈波整流技術，例如我國的海軍工程大學、美國Texas A&M University 和Rensselaer Polytechnic Institute、日本Tokyo Denki University、韓國Seoul National Polytechnical University、印度Institute o

5、f Technology 都在這方面開展大量研究。就目前而言，經(jīng)過各國科研人員的努力，多脈波整流技術在直流側諧波抑制方法、MPR優(yōu)化設計、移相變壓器的優(yōu)化設計、多抽頭變換器結構、移相變壓器結構等方面，已經(jīng)較為完善，在以后的發(fā)展中，科學技術還會不斷進步，多脈波整流技術也勢必會更加完備，應用也將更加廣泛。 </p><p>　　2、多脈波整流技術的應用-以風力發(fā)電為例 </p><p>　　2

6、.1 三相橋式不控整流 </p><p>　　在中小功率的風力發(fā)電系統(tǒng)中，具有永磁同步發(fā)電機、風力機、變壓源型并網(wǎng)逆變器、升壓斬波電路，如果使用不控整流電路，發(fā)電機輸出相的電流波形會呈現(xiàn)出脈沖狀，并且其中會存在很多低次諧波，這種情況下，發(fā)電機轉矩脈動會遠遠大于PWM整流，機組容易受到損傷。另一方面，發(fā)電機功率容量畢竟是有限的，一旦輸出電流發(fā)生畸變，那么輸出電壓也勢必會產(chǎn)生畸變，最終就會導致輸出電壓中存在過多的低次

7、諧波。采用多脈波整流技術之后，可以有效解決上述問題，降低整流器設備的故障率，減少使用成本。 </p><p>　　2.2 新型12脈波ATRU原理 </p><p>　　目前，風力發(fā)電系統(tǒng)中普遍采用新型12脈沖自耦變壓整流技術，圖1即為12脈沖自耦變壓整流器的實際結構。 </p><p>　　圖1：12脈沖自耦變壓整流器結構示意圖 </p><p

8、>　　如圖所示，Lsa、Lsb、Lsc均是輸入電感，它們可以防止輸入電流畸變，進而增強電流正弦度，自耦變壓器的磁路如圖2所示。 </p><p>　　圖2：自耦變壓器的磁路示意圖 </p><p>　　如圖所示，經(jīng)過繞組移相后，可以產(chǎn)生2組三相電壓，并且它們之間的相位相差30°，2組三相電壓首先實施不控整流，之后再經(jīng)過平衡電抗器，最終與負載并聯(lián)。正常情況下，輸入電壓產(chǎn)生 2

9、組三相電壓之后，所產(chǎn)生的三相電壓會超前于輸入電壓15°，或者滯后于輸入電壓15°，設輸入電壓（Va）的有效值為Vin，超前于輸入電壓的三相電壓（Va’）有效值為Vs，那么即有： </p><p>　　Va’=Va/cos15°=Vin/cos15° </p><p>　　由此可以看出，自耦變壓器移相后，不僅會得到三相電壓，而且三相電壓的幅值要比輸入電

10、壓的幅值稍微大一些。設長繞組的匝數(shù)為Np，短繞組的匝數(shù)為Ns，長繞組兩端電壓有效值為VNp，短繞組兩端電壓的有效值為VNs，那么即有： </p><p>　　進而可以得出長繞組與短繞組之間的比： </p><p>　　由此可見看出，想要自耦變壓器產(chǎn)生的三相電壓符合12脈沖整流標準，只要長繞組與短繞組之間的比滿足下式即可： </p><p><b>　　2.

11、3 輸出電壓 </b></p><p>　　整流橋通過平衡電抗器之后，需要與負載并聯(lián)，此時整流器相當于串聯(lián)了2個三相雙半波不控整流電路，在這種情況下，二極管導通角會提高到120°，同時通過二極管的電流也會相應降低，一般會降低到無電抗器時的一半，無電抗器時通過二極管的電流為Id，那么此時通過二極管的電流即為Id/2，綜上所述，再結合圖1和圖2，即可得出輸出電壓： </p><

12、;p>　　由此就可以得到整流器各點的理想電壓波形，如圖3所示。 </p><p>　　圖3：整流器各點的理想電壓波形示意圖 </p><p>　　輸入電壓有效值為V1，最終就可以得到整流器輸出電壓的均值： </p><p><b>　　2.4 輸入電流 </b></p><p>　　ATRU輸出電壓無法控制，因此在

13、風力發(fā)電系統(tǒng)中，往往需要通過以下兩種方式來實現(xiàn)并網(wǎng)逆變： </p><p>　?。?）先接入Boost升壓電路，再連接電壓源型并網(wǎng)逆變器。 </p><p>　?。?）直接連接電流源型并網(wǎng)逆變器。 </p><p>　　在兩種方法中，輸入側均具有較大電感，因此ATRU輸出電流具有連續(xù)性，加之平衡電抗器的作用，即可保證各個整流橋之間互不干擾，獨立運行。 </p&

14、gt;<p><b>　　總結： </b></p><p>　　隨著世界能源形勢日益嚴峻，全球各國都在探尋綠色能源，在這種情況下，風力發(fā)電越來越受到人們的重視，就目前而言，經(jīng)過各國科研人員的努力，多脈波整流技術在直流側諧波抑制方法、MPR優(yōu)化設計、移相變壓器的優(yōu)化設計、多抽頭變換器結構、移相變壓器結構等方面，已經(jīng)較為完善，本文介紹了多脈波整流技術的發(fā)展，并以風力發(fā)電為例，探討了