三相背靠背變流器的研究.pdf

1、能源緊缺和工業(yè)負(fù)載多元化，促使電能變換技術(shù)向著高效節(jié)能的方向發(fā)展。變流器作為電能變換任務(wù)的主要承擔(dān)者，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著不可替代的作用。然而從目前變流器的發(fā)展情況來(lái)看，傳統(tǒng)交-直-交變流器采用不可控整流或相控整流方式，使得變流器產(chǎn)生大量諧波電流，造成諧波污染。更重要的是其能量只能單向流動(dòng)，回饋的電能不能再次輸送給電網(wǎng)造成能源浪費(fèi)。因此如何解決這些問(wèn)題成為電力電子電能變換領(lǐng)域一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。由于背靠背變流器采用PWM可控整流方式具有四象限運(yùn)

2、行、網(wǎng)側(cè)電流連續(xù)正弦化、直流電壓可控和單位功率因數(shù)運(yùn)行等優(yōu)勢(shì)，成為解決這些問(wèn)題最有效的方法。然而從目前背靠背變流器工作性能來(lái)看，依舊存在高頻諧波電流和負(fù)載功率變化時(shí)直流電壓動(dòng)態(tài)響應(yīng)不足等問(wèn)題，這就限制了背靠背變流器的工作性能以及效率的提高，所以對(duì)于上述問(wèn)題的解決對(duì)變流器的發(fā)展及應(yīng)用有著深遠(yuǎn)的意義。本文以三相電壓型背靠背變流器作為對(duì)象進(jìn)行了全面研究，在原理分析、數(shù)學(xué)建模等基礎(chǔ)上對(duì)變流器的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且通過(guò)仿真和樣機(jī)實(shí)驗(yàn)對(duì)所述方案的

3、進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分析變流器發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)變流器控制方法和應(yīng)用領(lǐng)域。對(duì)變流器控制中所采用的不同算法進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)目前背靠背變流器存在系統(tǒng)響應(yīng)速度慢，負(fù)載變化時(shí)直流母線(xiàn)電壓波動(dòng)大及對(duì)諧波電流控制不足等問(wèn)題。⑵背靠背變流器工作原理分析及建模。通過(guò)對(duì)坐標(biāo)變換方法的研究，分別在三相靜止坐標(biāo)系、兩相靜止坐標(biāo)系及兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上建立變流器的數(shù)學(xué)模型，并且以三相異步電機(jī)為例對(duì)變流器負(fù)載的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析。⑶以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)

4、，對(duì)變流器控制方法進(jìn)行研究。分別對(duì)PWM整流和逆變幾種常用控制算法及控制參數(shù)的選取進(jìn)行分析，并且對(duì)不同算法特點(diǎn)進(jìn)行比較。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)減小諧波電流、提高負(fù)載變化時(shí)響應(yīng)速度和電能利用率這一關(guān)鍵問(wèn)題將電流無(wú)差拍控制和有功功率反饋補(bǔ)償應(yīng)用在變流器控制中。除此之外對(duì)基于雙二階廣義積分的軟件鎖相環(huán)技術(shù)和SVPWM技術(shù)進(jìn)行了闡述。最后通過(guò)Matlab進(jìn)行仿真及結(jié)果分析，驗(yàn)證控制方法的可行性。⑷采用DSP作為主控制芯片，配合IGBT模塊構(gòu)成的功率變