单相三电平功率因数校正器的研究.pdf

华南理工大学
硕士学位论文
单相三电平功率因数校正器的研究
姓名:王婷婷
申请学位级别:硕士
专业:电力电子与电力传动
指导教师:谢运祥
20040501
摘要随着大量电力电子装置的普及使用,其对电网造成日益严重的谐波污染问题,各国都对电力电子装置的功率因数制定了严格的标准,因此,对功率因数校正缏返耐仄私峁购涂刂萍际醯难芯浚墙昀吹缌Φ缱蛹际趿煊虻难芯热点。同时,人们对电力电子装置的电压等级和功率等级的要求不断提高,多电平变换器作为顺应这一潮流的一种解决方案,正受到越来越多的关注。本文在上述两个电力电子技术研究的热点中找到一个应用的结合点,提出了一个新颖的单相三电平缏吠仄艘约翱刂品椒ā本文首先对单相际醯南肿春透髦种饕5耐仄私辛朔治觥⒆酆稀⒆芙幔指出了各自的优缺点和适用范围,介绍了⒄沟男路较颍佣隽丝翁獾其次从基本的三电平开关单元出发,推导出一族非隔离的三电平交换器拓扑,并进行了改进使之成为具有均压功能的三电平电路。对缙絇电路的几个工作模态、控制方法作了详细介绍,并且建立了空间状态方程对其进行建模,分析了稳态工作过程。率因数校正、·三电平工作区域和中点电压平衡。通过逻辑查表电路来实现这三个控制信号的逻辑关系。在控制实现方面,模拟芯片与可编程逻辑芯片共同使用。运用可编程逻辑器件来实现复杂的逻辑电路,简化了电路的硬件设计,提高了系上面推导出的非隔离三电平电路,由于输入输出不共地,控制方法较为复杂,限制了它的使用范围。本文对这种电路进行了改进,推导出一族输入输出共地的三电平电路。使用交错控制的方法来实现三电平,并且可以达到均压的效果。最后,运用上述理论分析和仿真结果,对两种电路分别构建了的单相三电平缭囱J笛榻峁砻鳎街值缏返墓β室蚴UЧ伎梢月—⑶夷芄皇迪志埂4锏搅嗽て诘男Ч关键词:功率因数校正,三电平,可编程逻辑阵列背景及意义。在控制方法上,采用了一种较为新颖的刂疲隹刂菩藕欧直鹂刂乒统工作的可靠性。痠
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Ⅲ摘要篜,猯,猯.—/:甌.
作者签名:王畸睛日期:砷年舌月等华南理工大学学位论文原创性声明学位论文版权使用授权书日期::≥两夸年占月≯行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采本学位论文属于不保密留。朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉啊獭本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口,在年解密后适用本授权书。
价!6第一章绪论电网谐波污染问题其中,:停J歉涸或系统输入牡缪购偷缌鞯挠行е怠H绻涸匚4电阻,%。和,。的乘积与有功功率嗟龋蛳低彻β室蚴扔;如果负载使用,给功率因数的研究带来了新的课题【¨。这些非线性负载的输入级是—变换器。目前,最简单和应用最广的—变换器就是桥式整流加电解电功率因数幕径ㄒ迨怯泄β蔖与视在功率谋戎在线性电路中,阻抗。其中,5缱瑁琗为电抗。无论是感抗或容抗,均会使输入电压和电流波形产生相位差。因此,传统线性电路的功率因数其中,中是正弦电流波形相对于电压波形的相位差。只有当负载呈电阻性时,电压与电流的波形同相位,。从八十年代以来,电力电子设备的整流装置和开关电源等非线性负载的大量容滤波电路,如图所示。但由于输入整流脉动电压仅在高于电容电压的瞬间对电容充电,所以输入电流呈尖峰脉冲状,如图所示。这种脉冲电流含有大量谐波,由于只有基波电流能够产生有功功率,高次谐波使视在功率增加,导致—变流电路输入端功率不是纯电阻,则功率因数就小于图籰整流滤波电路图输入电压电流波形大量电容用于减小输出电压纹波,并可在系统掉电时为负载提供必要的储能。第一章绪论为,—中。
姗:壁:巫亚∞川剩輚』.。,叫√∞∞..⋯.七⋯⋯单相功率因数校正技术的发展状况三阂厂一量:.流过线路阻抗造成谐波电压降,反过来使电网电压正弦波也发生畸变;另一方面,会造成电路故障,使变电设备损坏。由于非线性电路的功率因数与电流波形的失真情况有关,因此引入畸变因数母拍睿美幢硎净ǖ缌鱅头钦业缌饔行е礗的比值。春饬康缌鞑ㄐ问д媲榭觥A输入电流不含高次谐波。我国从年三月开始执行国家标准,/—《电能质量,公用电网谐波》,其目的主要是控制电网中电压和电流波形失真在允许范围内,保护用电设备安全运行,减少电网污染对通