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(dòng)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?jī)?chǔ)能電容、電感元件與其開(kāi)關(guān)工作方式相互作用給電力系統(tǒng)帶來(lái)了嚴(yán)重諧波污染和相關(guān)電能質(zhì)量問(wèn)題。另一方面，隨著自動(dòng)化程度在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)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(lái)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(wèn)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(dòng)補(bǔ)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?jī)?chǔ)能元件著手，研究通過(guò)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(duì)惡劣輸入電能質(zhì)量的適應(yīng)性，以此實(shí)現(xiàn)諧波的綜合治理。圍繞這個(gè)目的，本論文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)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?jī)?chǔ)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?jī)?chǔ)能元件后準(zhǔn)全硅功率變換電路的輸入勢(shì)必含有大量不可控整流過(guò)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(duì)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?jī)?chǔ)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(qiáng)對(duì)不同類

4、型負(fù)載的適應(yīng)性，本文對(duì)準(zhǔn)全硅變換電路及其工作模式進(jìn)行了深入分析并在此基礎(chǔ)上作出相應(yīng)改進(jìn)，同時(shí)還研究了輸出有效值快速控制方法以滿足負(fù)載對(duì)驅(qū)動(dòng)電源高動(dòng)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(duì)稱規(guī)則采樣PWM過(guò)程的精確數(shù)學(xué)模型，結(jié)果表明有限頻率中心對(duì)規(guī)則采樣調(diào)制方式給輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)引入了延時(shí)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(cè)技術(shù)和準(zhǔn)自然采樣技術(shù)的改進(jìn)數(shù)字化PWM方法，它能精確逼近自然采樣點(diǎn)且具有較小的計(jì)算量，很好地解決了離散控制方式對(duì)調(diào)制過(guò)程的負(fù)面影響。 準(zhǔn)全硅功率變換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究。基于提出的統(tǒng)一諧波消除PWM技術(shù)、先進(jìn)的變換電路控制策略以及改進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(jì)和實(shí)現(xiàn)。尤其針對(duì)準(zhǔn)全硅變換控制任務(wù)的特點(diǎn)，提出了采用高性能數(shù)字信號(hào)