單相變換器直流側(cè)二次紋波問題研究.pdf

1、隨著全控功率開關(guān)器件的快速發(fā)展，一種能量可雙向流動的變換器—PWM(PulseWidthModulation)整流器，正受到學(xué)者們的廣泛關(guān)注。它具有很低的電網(wǎng)諧波污染、功率因數(shù)可調(diào)整以及能量可雙向流動等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于機(jī)車牽引變流系統(tǒng)、UPS(UninterruptiblePowerSupply)、光伏并網(wǎng)發(fā)電、交流傳動、級聯(lián)多電平變換器、航空航天電源等系統(tǒng)中。
　　對于單相PWM整流器，不可避免地存在二次脈動功率，進(jìn)而導(dǎo)致直

2、流母線電壓產(chǎn)生二次紋波。傳統(tǒng)的解決方法為在直流側(cè)并聯(lián)大電容或LC諧振電路，但此方法會導(dǎo)致整個變換器的功率密度大大降低。為此，一些學(xué)者提出了有源濾波(Activepowerfilter-APF)方法的研究?，F(xiàn)有單相變換器APF電路均可以降低甚至消除直流電壓二次脈動分量，提高系統(tǒng)的功率密度。但是由于現(xiàn)有電路均需要額外附加開關(guān)管等輔助元件，使得系統(tǒng)的效率下降，對造價(jià)、系統(tǒng)穩(wěn)定性等均造成不利影響。
　　為解決上述問題，本文提出了一種新型具

3、有直流電壓二次脈動抑制功能的單相PWM整流電路。該電路將原有H橋變換電路的輸入電感分為兩部分，增加了用于吸收二次脈動功率的儲能電容，連接于交流輸入的一端與直流側(cè)負(fù)電壓端。該電路具有與其它APF電路相同的優(yōu)點(diǎn)，如高功率密度，抑制甚至消除直流側(cè)二次紋波等，但與其它APF電路相比，本電路沒有附加開關(guān)管，從而具有更高的效率和穩(wěn)定性。
　　針對此新型變換電路，本文提出了其工作于單位功率因數(shù)整流情況下的控制策略。在文中，首先對該電路的調(diào)制策略

4、進(jìn)行分析，得到該電路穩(wěn)態(tài)工作時(shí)的工作原則;然后，對該電路的電流環(huán)路進(jìn)行分析，并結(jié)合其工作原則，分析出儲能電容的電流不能直接控制，但兩電感上的電流可以通過控制相應(yīng)的開關(guān)管橋臂單獨(dú)控制，從而間接控制了儲能電容的電流;最終給出了該電路工作于單位功率因數(shù)整流情況下的控制策略。
　　在PSIM9.0仿真軟件中搭建了仿真模型，驗(yàn)證了該新型變換電路的可行性。同時(shí)，與其它幾種電容儲能型且電容工作于直流模式的二次脈動抑制電路進(jìn)行了對比:無論是原有單

5、相變換器二次紋波APF電路還是本文電路均可以很大程度上減小變換系統(tǒng)中電容的使用;雖然本文所提出的電路使用的儲能電容的容值大于原有APF電路，但本文電路中儲能電容工作的最大電壓小于原有APF電路中儲能電容工作的最大電壓，該電路更適合應(yīng)用于直流母線電壓較高的場合。
　　本文搭建了新型PWM整流電路小功率樣機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺，來驗(yàn)證該電路的可行性，證明了本電路在未增加變換器損耗的同時(shí)，大大地減小單相變換器中電容的使用，降低了變換器的體積和造價(jià)。