基于3次谐振电抗器的无源pfc电路仿真

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1、武汉理工大学《能力拓展训练》说明书目录摘要Ⅰ1概述11.1无功功率和谐波简介11.2谐波限制标准21.3电网谐波的滤除装置32功率因数校正52.1电流谐波畸变率52.2功率因数定义52.3功率因数校正电路72.3.1有源功率因数校正电路82.3.2无源功率校正电路93主电路与控制电路103.1主电路拓扑结构103.2控制电路原理框图114MATLAB仿真及分析134.1基于三次谐波电抗器的无源PFC仿真134.2无三次谐波电抗器电路仿真175总结与体会20参考文献22Ⅰ武汉理工大学《能力拓展训练》

2、说明书摘要随着电力电子技术的发展，各种电力电子装置在众多领域应用日益广泛。而其中有一类变换AC-DC-AC变换在许多装置中被采用，例如不间断电源UPS、交流电动机的调速等。但是在AC-DC这一变换中通常采用不可控整流，而在整流过程中会产生大量的高次谐波，并且会使是输入功率因数很低。因此，鉴于以上原因，本次能力训练中对一种基于三次谐振电抗器的无源PFC电路进行研究与仿真。通过MATLAB7.0中的Simulink对电路进行了仿真，得到所需的波形，从实际证明了三次谐振电抗器能够抑制谐波，提高输入功率因

3、数。本次实验仿真的操作系统环境为windows7.0，所需要的工具软件为MATLAB7.0及Simulink。关键词：AC—DC—AC变换；谐振电抗器；PFC；SimulinkⅠ武汉理工大学《能力拓展训练》说明书基于三次谐振电抗器的无源PFC电路仿真1概述1.1无功功率和谐波简介20多年来，随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通、家庭等众多领域中的应用日益广泛，而由此所带来的谐波和无功问题也日益严重，并引起了越来越广泛的关注。许多电力电子装置要消耗无功功率，会对公用电网

4、带来不利影响:1)无功功率会导致电流增大和视在功率的增加，导致设备容量的增加；2)无功功率增加，会使总电流增加，从而使设备和线路的损耗增加；3)无功功率使线路压降增大，冲击性无功负载还会使电压剧烈波动。电力谐波的产生大致有以下几个来源：1）发电环节；2）输电环节；3）用电环节；4）电力电子变流设备，如各种电力变流设备（整流器、逆变器）、相控调速和调压装置以及大容量的电力晶闸管可控开关设备。这些电力设备广泛应用于各行各业，造成了比较严重的低次谐波、高次谐波、次谐波和间谐波问题。电力谐波的直接后果是迫

5、使电网电压畸变，电网负载额外增加，供电能力下降，损耗增加，故障率提高，包括：1)谐波使电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低发电、输电及用电设备效率，大量的三次谐波流过中性线会使线路过热甚至发生火灾；2）谐波影响各种电气设备的正常工作，使电机发声机械振动、噪声和过热，使变压器局部严重过热，使电容器、电缆等设备过热、使绝缘老化、寿命缩短以至损坏；22武汉理工大学《能力拓展训练》说明书3）谐波会引起电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，会使上述1）和2）二项的危害大大增加，甚至引起严重事故；4

6、）谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并使电气测量仪表计量准确；5）谐波会对临近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量，重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。1.2谐波限制标准由于公用电网中的谐波电压和谐波电流对用电设备和电网本身都会造成很大的危害，世界上许多国家都发布了限制电网谐波的国家标准，或由权威机构制定限制谐波的规定。制定这些标准和规定的基本原则是限制谐波注入电网的谐波电流，把电网谐波电压控制在允许范围内，是接在电网中的电气设备能免受谐波干扰而正常工作。世界各国所制定的谐波标

7、准大都比较接近。我国由技术监督局于1993年发布了国家标准（GB/T14549——1993）《电能质量公用电网谐波》,并从1994年3月1日起开始实施。下面介绍一下国际标准IEC-61000-3-2:1995,为后面的谐波电流是否符合标准提供依据。该标准对以下四类设备规定了谐波电流的发射限值。A类设备是指平衡的三相设备以及除B、C和D类外的所有其他设备。B类设备是指便携式电动工具。C类设备包括调光的照明设备。D类设备是指PC和周边设备，Audio设备，输入电流具有标准所定义的“特殊波形”，且其有功

8、功率不大于600W设备。该标准还规定了试验电路和试验电源的要求，对测量设备的要求和试验条件等内容。其中A类用电设备谐波电流有限值见表1-1，而B类用电设备的有限值是A类的1.5倍。22武汉理工大学《能力拓展训练》说明书表1-1A类用电设备谐波电流有限值谐波电流次数h限值/A奇次谐波32.3051.1470.7790.40110.33130.2115≦h≦390.15×15/h偶次谐波21.0840．4360.3018≦h≦400.23×8/h1.3电网谐波的滤除装置消除电网谐波，过