交流電在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中有著廣泛的應(yīng)用,但在很多場合,電網(wǎng)輸出的工頻交流電不能直接被利用,需要電源對電能進(jìn)行控制與變換。變頻電源在航天、冶金、地質(zhì)探測等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用,交-直-交型變頻電源因其調(diào)壓和調(diào)頻靈活、輸出的電能質(zhì)量高而被廣泛應(yīng)用。當(dāng)交-直-交型變頻電源的輸出頻率很低時,其直流母線電壓可能會產(chǎn)生很大波動,影響電源的正常工作,甚至?xí)斐呻娫吹膿p壞。本文對由PFC電路和全橋逆變電路級聯(lián)而成的變頻電源的直流母線電壓波動的產(chǎn)生原因和抑制方法進(jìn)行深入研究。首先,介紹變頻電源的工作原理,對電源進(jìn)行參數(shù)設(shè)計。分析直流母線電壓中各種紋波的產(chǎn)生原因和影響因素。然后,設(shè)計PFC電路的電壓環(huán)和電流環(huán)進(jìn)行,根據(jù)小信號模型,推導(dǎo)直流母線電壓和逆變器輸入功率的傳遞函數(shù),以此來研究逆變器輸入功率中的交流分量、直流母線電容以及電壓環(huán)的帶寬對直流母線電壓中頻率為2f_o的電壓紋波的影響。為了抑制頻率為2f_o的電壓紋波,根據(jù)其與電壓環(huán)的帶寬的關(guān)系,設(shè)計在電壓環(huán)中加入帶阻濾波器并提高電壓環(huán)帶寬的方法;從提高PFC電路對逆變器輸入功率中交流分量的響應(yīng)速度的角度,設(shè)計負(fù)載電... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

加入負(fù)載電流前饋Boost電路控制框圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文28圖3-10|Gup(jω)|與母線電容大小和擾動功率頻率關(guān)系3.4電壓環(huán)中加入帶阻濾波器法根據(jù)式(2-34)可以看出，PFC電路的輸出電壓中必然含有頻率為市電頻率兩倍（100Hz）的電壓紋波。如果電壓環(huán)的輸出中100Hz的交流分量太大，會使電感電流的給定值產(chǎn)生畸變，從而使PFC電路的輸入電流產(chǎn)生畸變，降低電源的功率因數(shù)，圖3-11為理想情況時和電壓環(huán)輸出信號中100Hz交流量較大時電感電流給定值的波形。所以在對PFC電路的電壓環(huán)進(jìn)行設(shè)計時，要求其帶寬不得超過市電頻率的1/2。對電壓環(huán)帶寬的限制導(dǎo)致其速度較慢，所以PFC電路的電壓環(huán)對逆變器輸入功率變化的響應(yīng)速度不夠，導(dǎo)致直流母線電壓中頻率為2fo的電壓紋波很大。a)理想情況時b)電壓環(huán)輸出信號中100Hz交流量較大時圖3-11電感電流給定值波形根據(jù)表3-1中的數(shù)據(jù)和式(3-22)，可以得到Gup(s)與電壓環(huán)PI參數(shù)的關(guān)系為9up432250.21114104.0710Gssasbscsdsss(3-33)式中，分母中各系數(shù)為a=3.63×104-238.05×KPv；b=3.71×108+1.07×107×Kpv-238.05×KIv；c=1.33×1011×KPv+1.07×107×KIv；d=1.33×1011×KIv。繪制如圖3-12所示的|Gup(jω)|與電壓環(huán)帶寬和脈動功率頻率關(guān)系圖，圖中電壓環(huán)帶寬的范圍為20-200Hz。從圖3-12中可以看出，隨著電壓環(huán)帶寬的增大，各個頻率對應(yīng)的|Gup(jω)|

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文29的值都明顯減小，電壓環(huán)帶寬的升高對直流母線電壓中頻率為2fo的紋波的抑制效果非常明顯。圖3-12|Gup(jω)|與電壓環(huán)帶寬和擾動功率頻率關(guān)系圖為了解除對電壓環(huán)帶寬的限制，考慮在電壓環(huán)中加入中心頻率為100Hz的帶阻濾波器（BSF），以減小電壓環(huán)輸出uc(t)中100Hz的交流分量。加入帶阻濾波器后可以大幅度地提高電壓環(huán)的帶寬，在提高電壓環(huán)的速度、減小直流母線電壓的波動同時，又使PFC電路的輸入電流保持較高的正弦度[38]。加入帶阻濾波器后的電壓環(huán)控制框圖如圖3-13所示。GPI(s)Gvc(s)Kvuref(s)udcu(s)c+(s)-BSF圖3-13加入BSF的電壓環(huán)控制框圖采用巴特沃斯型帶阻濾波器，通帶上截止頻率取80Hz，通帶下截止頻率取120Hz，阻帶上截止頻率取95Hz，阻帶下截止頻率取105Hz，帶阻最小衰減13dB，在通帶上、下截止頻率處衰減3dB。設(shè)計得到的模擬帶阻濾波器傳遞函數(shù)為[39]22135BSF25252.984103.79101522.83410203.35.06810ssGsssss(3-34)圖3-14為帶阻濾波器傳遞函數(shù)的伯德圖，可以看出該帶阻濾波器可以有效的抑制頻率在90-100Hz范圍內(nèi)的擾動量。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3022015