【摘要】：隨著電力電子設(shè)備對(duì)功率因素的要求不斷提高,高功率因素和低電流諧波分量的PWM整流器在中大功率設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。VIENNA整流器作為一種典型的三電平PWM整流拓?fù)?相比于兩電平整流器具有輸入電流諧波分量低和功率器件電壓應(yīng)力小等優(yōu)點(diǎn);而相比于其它類型的三電平整流器具有功率器件少、控制電路簡(jiǎn)單以及無(wú)橋臂電壓直通等優(yōu)勢(shì)。但是,傳統(tǒng)控制策略下三電平整流器存在中點(diǎn)電位不平衡的固有問(wèn)題。因此,對(duì)VIENNA整流器控制策略與性能優(yōu)化的研究具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。首先,本文簡(jiǎn)要闡述了功率因數(shù)校正的背景和意義,介紹了目前功率因數(shù)校正拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略的研究現(xiàn)狀;詳細(xì)分析了三相VIENNA整流器的工作原理,介紹了單周期控制策略技術(shù),并分析了一種單周期控制的改進(jìn)調(diào)制方式;通過(guò)狀態(tài)空間平均法得出了三相VIENNA整流器在單周期控制策略下的核心控制函數(shù)。其次,針對(duì)三電平整流器存在中點(diǎn)電位不平衡的問(wèn)題,分析了中點(diǎn)電位不平衡的根本原因,并采用了一種三次諧波注入式方法對(duì)中點(diǎn)電位進(jìn)行平衡控制。在此方法基礎(chǔ)上,提出引入均壓環(huán)控制的改進(jìn)中點(diǎn)電位平衡控制方法;基于PSIM仿真軟件搭建了加入改進(jìn)中點(diǎn)電位平衡控制的單周期控制三相VIENNA整流器仿真模型,仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論的可行性。然后,設(shè)計(jì)了以數(shù)字芯片TMS320F28035為控制核心的VIENNA整流器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。硬件部分介紹了三相升壓電感計(jì)算、功率器件選型以及數(shù)字控制模塊的驅(qū)動(dòng)電路、采樣調(diào)理電路和輔助電源電路的設(shè)計(jì);軟件部分介紹了軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與資源配置、數(shù)字單周期控制算法以及中點(diǎn)電位平衡控制方法的實(shí)現(xiàn)方案。最后,搭建了一臺(tái)6kW的三相VIENNA整流器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。在單周期控制策略的基礎(chǔ)上,采用注入三次諧波零序分量加均壓環(huán)的改進(jìn)中點(diǎn)電位平衡控制方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在加入中點(diǎn)電位平衡控制方法后,VIENNA整流器直流母線中點(diǎn)電位得到了有效的平衡控制,驗(yàn)證了改進(jìn)中點(diǎn)電位平衡控制方法的有效性。
【圖文】：

本節(jié)主要針對(duì)幾種典型的三相 APFC 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及析與對(duì)比。三相單開(kāi)關(guān) APFC 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)單開(kāi)關(guān) APFC 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是對(duì)單相 Boost PFC 在三相電路的應(yīng)用擴(kuò) 1-4 所示[13]。它相比傳統(tǒng)整流電路，在輸出端并聯(lián)了一個(gè)可控的輸入電流波形，減少諧波分量，并且輸出穩(wěn)定的直流電壓。由信號(hào)的控制，其 THD（Total Harmonic Distortion，總諧波失真）聯(lián)在直流母線端，在關(guān)斷期間承受的電壓應(yīng)力為整個(gè)直流母線的選型要求更為嚴(yán)格。撲控制信號(hào)的頻率和占空比一般都是固定的，所以輸入電流含 7 次諧波。因此，一般在原有控制策略的基礎(chǔ)上通過(guò)注入 6 次次諧波，達(dá)到減少諧波分量幅值的目的。

第 1 章 緒論（2）三相雙開(kāi)關(guān) APFC 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在三相單開(kāi)關(guān) PFC 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，可通過(guò)在輸入網(wǎng)側(cè)增加 LCL 濾波器輸入電容中點(diǎn)與輸出直流母線電容中點(diǎn)相連，形成兩個(gè)對(duì)稱互補(bǔ)工作狀態(tài)的三開(kāi)關(guān) APFC 電路。因此，，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可稱為三相雙開(kāi)關(guān) APFC 電路[14]，其電路如圖 1-2 所示。三相雙開(kāi)關(guān) APFC 相比于三相單開(kāi)關(guān) APFC，不僅能夠降低開(kāi)電壓應(yīng)力，而且還能進(jìn)一步降低輸入諧波分量。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM461

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本文編號(hào)：2605052