多重化整流装置的研究

摘要

随着电力电子技术的发展，大量的非线性负载涌入电网，给电力系统的电压和电流都带来越来越严重的谐波污染。电力电子装置中的功率器件大多工作于开关状态，这种电力电子装置不加控制的扩大应用，带来的一个副作用就是电网的“污染”。谐波的危害十分严重，主要表现在增加设备损耗、产生谐振和噪声，降低设备的工作效率和使用寿命。 本文主要是对二极管不可控整流电路和晶闸管相控整流电路的多重化叠加进行分析，在其多重化电路中引入了移相变压器技术，阐述了多重化叠加和谐波消除原理，还对多重化PWM整流器进行分析和研究，并利用Simulink工具对以上三种多重化电路进行仿真，对其进行谐波分析。首次引入了载波移相技术，对多重化PWM整流器的特点及其不同的调制方式进行研究，分析其消谐原理，结果表明：该方法可以在较低的开关频率的条件下取得等效较高开关频率的效果。文章最后对多重化PWM整流器的硬件电路实现和控制算法进行了相关研究和介绍，为其硬件的实现提供理论基础。 研究表明，多重化整流器较一般整流器而言具有更为明显的优势，对于二极管和晶闸管整流器，其多重化联结可以有效消除某些特定次数的谐波，提高功率因数；对于多重化PWM整流器，其多重化的联结可以在较低的开关频率的条件下取得等效较高开关频率的效果，并且实现单位功率因数，在大容量的整流器特别是在钢厂电力系统中将有十分重要的应用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3研究内容

第2章整流装置多重化及其谐波分析

2.1二极管整流电路多相等幅多重叠加谐波分析

2.1.1移相变压器工作原理

2.1.2三相桥式整流电路分析

2.1.3 12相整流二重叠加原理及波形分析

2.1.4 18相整流三重叠加原理及波形分析

2.2晶闸管三相桥式全控整流器电路的多重叠加谐波分析

2.2.1 12相整流二重叠加原理及波形分析

2.2.2 18相整流三重叠加原理及波形分析

2.3 12脉波整流电路的Matlab仿真

2.3.1 12脉波整流电路建模

2.3.2 参数设置

2.3.3 12脉波整流变压器一次侧电流的谐波仿真分析

2.4本章小结

第3章 多重化PWM整流器

3.1 PWM整流器

3.1.1 PWM整流电路的基本特性

3.1.2 PWM脉宽调制技术研究

3.1.3 电压型PWM整流器的Simulink仿真分析

3.2多重化PWM整流器研究

3.2.1单相SPWM整流器的二重叠加方式分析

3.2.2三相电压型PWM整流器二重叠加方式分析

3.2.3二重化电压型PWM整流器的Simulink仿真

3.3载波移相SPWM调制方法研究

3.3.1单极性的载波移相SPWM方法

3.3.2双极性二重化的载波移相SPWM调制方法

3.3.3载波移相角与多重化个数N的关系分析

3.4多重化PWM整流器的谐波分析

3.4.1 PWM整流器消谐分析

3.4.2 多重化谐波消除的分析

3.4.3仿真系统的谐波分析

3.4.4 四重化PWM整流器分析

3.4.5 N个三相电压型PWM整流器的多重叠加

3.5本章小结

第4章多重化PWM整流器的实现

4.1结构与工作过程

4.1.1三相静止坐标系(a-b-c)下的开关特性

4.1.2两相静止坐标系(α-β)下的开关特性

4.1.3两相旋转坐标系(d-g)下的开关特性

4.2硬件电路设计

4.2.1 电压型PWM整流器(VSR)主电路分析

4.2.2 多重化PWM整流器控制电路分析

4.3 DSP控制芯片简介

4.3.1通用I／O引脚

4.3.2.ADC模块

4.3.3串行外设接口(SPI)模块

4.4控制系统硬件电路

4.4.1开关量输入电路设计

4.4.2电源转换电路的设计

4.4.3检测电路的设计

4.4.4直流信号测量电路

4.4.5交流信号测量电路

4.5驱动电路设计

4.5.1 IGBT驱动的设计

4.5.2 PWM驱动保护单元

4.6控制算法的设计

4.6.1控制程序的实现

4.6.2相位同步的实现

4.7本章小结

第5章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间公开发表论文及申请专利情况

致谢