本文關(guān)鍵詞：電除塵用LCC電源特性分析及不同網(wǎng)側(cè)整流方式整機(jī)比較

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【摘要】：現(xiàn)代工業(yè)的不斷進(jìn)步在給我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來飛速發(fā)展的同時(shí)也使得工業(yè)粉塵顆粒成為大氣主要污染源之一。靜電除塵器是受到公認(rèn)的高效率除塵設(shè)備,為治理大氣污染做出了巨大貢獻(xiàn)。作為其關(guān)鍵部分,電除塵用大功率高壓電源是目前國內(nèi)外該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。本文將三相VIENNA整流器與LCC諧振技術(shù)應(yīng)用于除塵電源,該技術(shù)方案是目前國內(nèi)外該領(lǐng)域的最優(yōu)方案之一,在理論和工程應(yīng)用上都具有顯著的價(jià)值。本文從電除塵器本體工作原理和電特性出發(fā),說明了高頻化電源因在提高除塵效率和系統(tǒng)響應(yīng)速度等方面具有諸多優(yōu)勢(shì)而成為電除塵電源主要發(fā)展方向。本文詳細(xì)分析了LCC串并聯(lián)諧振變換器軟開關(guān)工作原理,論證了其是高頻高壓除塵電源系統(tǒng)中輸出級(jí)的最好拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),能有效地消除高頻高壓變壓器漏感和分布電容對(duì)電除塵電源系統(tǒng)的不利影響;探討了斷續(xù)電流模式為電除塵用LCC諧振變換器工作模式的優(yōu)勢(shì),即可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的零電流開通及零電壓/零電流關(guān)斷的軟開關(guān)效果,大大的減小了開關(guān)損耗,提高了輸出功率,使得裝置可以達(dá)到高壓側(cè)1.2A輸出電流的國際先進(jìn)水平。本文基于該模式下變換器等效電路進(jìn)行詳細(xì)數(shù)學(xué)描述分析,推導(dǎo)出了其特性解析表達(dá)式。探討了軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)方法、調(diào)壓特性,深入研究了對(duì)影響諧振回路能量環(huán)流、效率及諧振電流峰值的參數(shù)的選擇方法,確定了雙脈沖臨界模式且輸出達(dá)到上限時(shí)為變換器斷續(xù)模式最佳工作狀態(tài)。作出了臨界頻率與電壓輸出系數(shù)及等效負(fù)載品質(zhì)因數(shù)與電壓輸出系數(shù)、電容比關(guān)系曲線作為變換器開關(guān)頻率和諧振元件參數(shù)的理論設(shè)計(jì)依據(jù)�；趨�(shù)設(shè)計(jì)曲線設(shè)計(jì)LCC諧振變換器主要參數(shù),通過在Saber軟件中建立仿真模型進(jìn)行驗(yàn)證;并利用基于TI公司TMS320F28035控制芯片所設(shè)計(jì)的輸出電壓72kV、功率30kW大功率高頻高壓除塵電源實(shí)驗(yàn)樣機(jī)對(duì)輸出級(jí)LCC諧振變換器進(jìn)行了調(diào)頻測(cè)試。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均驗(yàn)證了對(duì)LCC諧振變換器斷續(xù)模式數(shù)學(xué)描述及特性分析的正確性,對(duì)工程實(shí)踐具有很好的指導(dǎo)作用。同時(shí)也證明了在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)輸入級(jí)仍采用傳統(tǒng)整流方式下僅依靠調(diào)節(jié)輸出級(jí)頻率調(diào)節(jié)輸出電壓及功率的方式會(huì)存在諧振電流峰值較大、臨界頻率附近調(diào)壓特性較差、輸出功率較難提高的不足。針對(duì)目前電除塵電源系統(tǒng)輸入級(jí)整流器普遍采用傳統(tǒng)整流器時(shí)而存在的與輸出級(jí)特性匹配較差,并且這種搭配方式對(duì)電網(wǎng)危害較大的問題,本文引入具有功率因數(shù)校正功能的三相VIENNA整流器作為輸入級(jí),以將其直流母線電壓作為新的調(diào)節(jié)輸出電壓及功率的調(diào)節(jié)變量。在建立其數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上研究其控制策略。通過在Saber仿真系統(tǒng)中搭建整流器仿真模型驗(yàn)證了理論分析的正確性。為將三相VIENNA整流器應(yīng)用于大功率電除塵電源系統(tǒng)提供了理論參考。以課題要求的輸出電壓80kV,功率80kW為額定指標(biāo),分別設(shè)計(jì)采用三相不控整流器和VIENNA整流器為輸入級(jí)時(shí)的系統(tǒng)參數(shù),并在Saber仿真軟件中進(jìn)行整機(jī)特性對(duì)比分析,結(jié)果證明了后者因具有直流母線電壓可控且能升壓的優(yōu)點(diǎn)而作為系統(tǒng)輸入級(jí)時(shí)能在解決其入網(wǎng)問題的同時(shí)大大減小高頻變壓器變比,并有效地解決了目前傳統(tǒng)整流器作為電除塵電源系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)整流器時(shí)與輸出級(jí)LCC諧振變換器特性匹配的不足,具有很好的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：靜電除塵器 大功率高頻高壓除塵電源 LCC諧振變換器 斷續(xù)電流模式 VIENNA整流器
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM46
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 課題研究背景及意義10
• 1.2 靜電除塵原理10-12
• 1.3 高頻化除塵電源特點(diǎn)12-13
• 1.4 高頻高壓除塵電源系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-18
• 1.4.1 高頻升壓變壓器電路等效模型13-14
• 1.4.2 電除塵電源系統(tǒng)輸出級(jí)變換器工作方式14-15
• 1.4.3 電除塵電源系統(tǒng)輸出級(jí)諧振式變換器15-17
• 1.4.4 電除塵電源系統(tǒng)輸入級(jí)整流器17-18
• 1.5 論文研究的主要內(nèi)容18-20
• 2 電除塵用輸出級(jí)LCC變換器工作模式分析20-42
• 2.1 LCC諧振變換器工作模式選擇20-22
• 2.2 LCC諧振變換器斷續(xù)工作模式原理22-26
• 2.2.1 雙脈沖模式工作原理23-24
• 2.2.2 單脈沖模式工作原理24-26
• 2.3 穩(wěn)態(tài)方程數(shù)學(xué)描述分析26-32
• 2.3.1 雙脈沖模式數(shù)學(xué)分析26-29
• 2.3.2 單脈沖模式數(shù)學(xué)分析29-32
• 2.4 工作特性分析32-38
• 2.4.1 軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)方式32-33
• 2.4.2 調(diào)頻調(diào)壓特性分析33-35
• 2.4.3 斷續(xù)模式諧振回路能量傳遞分析35-37
• 2.4.4 雙脈沖模式效率分析37
• 2.4.5 雙脈沖模式諧振電流峰值37-38
• 2.5 參數(shù)設(shè)計(jì)曲線38-40
• 2.5.1 歸一化臨界頻率曲線38-39
• 2.5.2 Q與 σ 及k關(guān)系曲線39-40
• 2.6 本章小結(jié)40-42
• 3 輸出級(jí)LCC變換器調(diào)頻特性驗(yàn)證42-52
• 3.1 仿真分析與驗(yàn)證42-47
• 3.1.1 參數(shù)設(shè)計(jì)42
• 3.1.2 軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)方式仿真42-43
• 3.1.3 調(diào)頻調(diào)壓特性仿真分析43-45
• 3.1.4 變負(fù)載臨界頻率仿真45-47
• 3.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證47-51
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹47-49
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及分析49-51
• 3.3 本章小結(jié)51-52
• 4 輸入級(jí)VIENNA整流器控制策略分析52-70
• 4.1 三相VIENNA整流器工作原理52-54
• 4.2 三相VIENNA整流器數(shù)學(xué)模型54-59
• 4.3 三相VIENNA整流器控制策略分析59-63
• 4.3.1 電流內(nèi)環(huán)前饋解耦控制策略分析59-60
• 4.3.2 電壓外環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)60-61
• 4.3.3 直流側(cè)中點(diǎn)電位平衡控制61-63
• 4.4 參數(shù)設(shè)計(jì)63-64
• 4.4.1 輸出電壓Vdc限制范圍63
• 4.4.2 輸入電感設(shè)計(jì)63
• 4.4.3 直流側(cè)電容設(shè)計(jì)63-64
• 4.5 仿真驗(yàn)證及分析64-68
• 4.5.1 單位功率因數(shù)工作狀態(tài)仿真64
• 4.5.2 抗負(fù)載擾動(dòng)能力仿真分析64-65
• 4.5.3 直流側(cè)中點(diǎn)電位平衡控制仿真分析65-66
• 4.5.4 輸入電感及直流電容取不同值時(shí)仿真分析66
• 4.5.5 電流電壓控制參數(shù)整定分析66-68
• 4.6 本章小結(jié)68-70
• 5 整機(jī)系統(tǒng)性能仿真比較70-78
• 5.1 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)70-71
• 5.2 整機(jī)特性比較及分析71-77
• 5.2.1 額定狀態(tài)下仿真對(duì)比分析71-72
• 5.2.2 調(diào)壓特性對(duì)比分析72-77
• 5.3 本章小結(jié)77-78
• 6 總結(jié)與展望78-80
• 6.1 全文工作總結(jié)78-79
• 6.2 后續(xù)研究工作展望79-80
• 致謝80-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 附錄86
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文86

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