两电平pwm整流

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1、西南交通大学课程设计课程名称：交流传动课程设计设计题目：两电平PWM整流电路及其控制系统仿真院系：电气工程系专业：电力机车年级：2009姓名：高健指导教师：丁菊霞西南交通大学峨眉校区2012年11月5日第28页西南交通大学课程设计课程设计任务书专业电力机车姓名高健学号20097923开题日期：2012年9月1日完成日期：2012年10月25日题目两电平PWM整流电路及其控制系统仿真一、设计的目的PWM整流电路是电力机车主电路的重要组成部分，它可以改善机车的功率因数和减少谐波电流对电网的干扰。两电平PWM整流电路通过PWM

2、产生脉冲信号控制IGBT导通，实现构成矢量直角三角形以提高功率因数。通过该设计，使我们掌握两电平整流的基本原理以及各部分的工作模式，通过仿真控制，比较理论实际分析PWM的整流特性。二、设计的内容及要求设计指标：1、了解两电平PWM整流器的国内发展前景以及它对于机车功率等各方面带来的影响2、仿真分析直流侧电压波形3、整流输入电压波形以及网侧电压波形，同时通过参数设置与调试达到理想效果4、用FFT工具分析网侧电流谐波含量三、指导教师评语四、成绩指导教师(签章)年月日第28页西南交通大学课程设计摘要众所周知，在传统的整流电路中

3、，晶闸管可控整流装置的功率因数会随着其触角的增加而变坏，这不但使得电力电子类装置成为电网中的主要谐波因素，也增加了电网中无功功率的消耗无论是不控整流电路，还是相控整流电路，功率因数低都是难以克服的缺点。PWM整流电路是采用PWM控制方式和全控型器件组成的整流电路。可以最大克服功率因数低，谐波多等问题。本文详细分析单相电压型PWM整流电路的工作原理和工作模式，说明通过对PWM电路进行控制，选择合适的工作模式和工作时序，可使PWM整流电路的输出直流电压得到有效的稳定。同时也调节了交流侧电流的大小和相位，实现能量在交流侧和直流

4、侧的双向流动，并使变流装置获得良好的功率因数。同时通过对输出电压的波形进行实验仿真分析，通过FFT工具对输出电压波形的谐波含量进行分析，以达到最优输出波形。最后建立其Matlab的仿真模型，验证了设计的正确性。关键词：单相电压型PWM；整流；功率因数；Matlab仿真；直流侧第28页西南交通大学课程设计目录摘要3第1章引言41.1概述41.2研究意义及背景51.3PWM整流器的分类及特点61.4开展工作7第2章单向PWM整流结构及原理分析82.1单相电压型桥式PWM整流电路的结构82.2单相电压型桥式整流电路的工作原理9

5、2.3单向电压型PWM整流电路工作过程分析11第3章matlab仿真实验分析143.1设计方案143.2各部分仿真图形153.3相关参数计算173.3.1交流侧滤波电感的选择173.3.2直流侧二次滤波器的选择193.3.3直流侧支撑电容的选择193.4输出波形19总结24致谢25参考文献26第28页西南交通大学课程设计第1章引言1.1概述PWM调制是现代发展起来的一项技术，早工程上主要有滞环比较法和三角波比较法，较之后者，滞环比较控制的硬件电路简单，属于实时控制，电流响应快对负载的适应性强，由于不需要载波，所以输出电压

6、不含特定频率的谐波分量PWM整流电路是采用脉宽调制技术和全控型器件组成的整流电路，能有效地解决传统整流电路存在的问题。通过对PWM整流电路进行有效的控制，选择合适的工作模式和工作时序，从而调节了交流侧电流的大小和相位，使之接近正弦波并与电网电压同相或反相，不但有效地控制了电力电子装置的谐波问题，同时也使得变流装置获得良好的功率因数。1.2研究意义及背景在所有的静止电力变换电路中，整流电路是最早出现的，常用的整流电路拓扑结构早在二、三十年代使用汞弧整流器时就已成熟[1]-[4]。除直接使用直流电源的设备外，大部分DC/AC

7、和DC/DC装置的输入直流电压是经不控或相控整流得到的，故整流电路的应用也最广。据1992年日本电气学会的调查报告[5]，在所有的电力电子设备中，整流装置要占到近70%之多。由于整流器的用量如此之大，所以它的输入特性对电网有很大影响。概括来讲，传统的二极管不控整流和晶闸管相控整流器的主要缺陷是：(1)对公用电网产生大量的谐波；(2)整流器工作于深度相控状态时，装置的功率因数极低；(3)输出侧需要较大的平波电抗和滤波电容以滤除纹波。这导致装置的体积、重量增大，损耗也随之上升；(4)相控导致调节周期长，加之输出滤波时间常数又

8、较大，所以系统动态响应慢。以上缺点中的三、四条还仅是影响装置本身的性能，而头两条，尤其是产生大量的谐波，对公用电网产生了严重的污染，已成为公认的电网公害。第28页西南交通大学课程设计电网无功的副作用主要表现为降低了发电、输电设备的利用率，增加了线路损耗。无功还使线路和变压器的电压降增大。至于谐波，它对公用电网的影响更