交直交变频技术原理及谐波分析

《交直交变频技术原理及谐波分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、交直交变频技术原理及谐波分析目录目录11.绪论21.1变频器的发展史及现状21.2谐波分析研究的意义和背景31.3谐波分析的研究现状51.4谐波分析主要商业软件包简介61.5本文的主要工作72.交直交变频电路及谐波分析的基本原理82.1交直交变频电路概论82.1.1整流电路的基本结构及工作原理92.1.2逆变电路的基本结构及工作原理112.2 PWM控制逆变电路122.2.1 PWM控制的基本原理 122.2.2  PWM逆变电路 132 .3 PWM主电路的设计 152.4谐波的基本概念162.4.1谐波的产生162.4.2谐波的危害1

2、72.4.3畸变波形的基本分析方法182.4.4交直交变频电路谐波的特性182.5畸变波形的测量方法192.6谐波的滤除处理212.6.1滤波理论依据212.6.2谐波滤波器222.6.3平波电抗器的设计233.基于SIMULINK的仿真研究243.1交直交变频器泵升电压的研究243.1.1异步电机的制动分析243.1.2变频器的制动过程253.2泵升电压的仿真研究263.2.1转差对泵升电压的影响273.2.2PWM载波频率对泵升电压的影响283.2.3输出线路电感对泵升电压的影响283.3交直交变频调速系统仿真及实验293.3.1交直

3、交变频调速基础293.3.2交直交变频器实验及分析293.4初步结论30第30页交直交变频技术原理及谐波分析1.绪论1.1变频器的发展史及现状近年来，伴随着科学技术突飞猛进的发展，电气工程与自动化技术正以令人瞩目的速度改变着我国乃至全世界工业的整体面貌。其中，AC-DC-AC技术在整个电气自动化领域所占的地位更是无可比拟。如果说电力电子是一架正在急速行驶着的马车，那么可以毫不夸张的说整流和逆变便是支撑起这架马车的两个轮子。整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，其应用十分广泛，例如直流电机，电镀、电解电源，通信工程等。在已有的各种电源中，

4、蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源，当用它们向交流负载供电时，就需要逆变电路。逆变电路经常和变频紧密联系在一起。由于AC-DC-AC变频电路的整流电路部分通常采用最简单的二极管整流电路，因此交直交变频电路的核心部分就是逆变电路。正因如此，发达国家常把交直交变频器（VVVF）称为逆变器。而PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻。甚至可以说，电力电子技术早期曾属于整流时代，而后期乃至现在属于逆变器时代。尽管如此，交直交变频技术发展至今日仍存在诸多问题，这里面以谐波污染和无功功率补偿问题最为突出，因此采用工具

5、箱对其输入输出谐波分析处理，使其与既定目标尽可能相符，就显得极为重要。国内外发展状况：20世纪70年代以来,随着电力电子技术和控制理论的高速发展,交直交变频技术技术取得了突破性的进展。尤其是的仿真集成环境的开发应用与推广，不但节约了研究成本，而且还可以用建立系统数学模型以及用示波器观察仿真结果，并对系统线性化模型进行仿真，从而为对控制系统进行计算及仿真奠定基础。总的来说，软件的应用对电力电子技术，特别是对变频技术中的谐波分析起到了推波助澜、势不可挡的作用。放眼当今世界，小到风机水泵、空调电梯，大到铁路交通、航空航天，交直交变频技术可谓无处

6、不在、无所不用。正因为交直交变频技术具有优异的调速和启制动性能,高效率、高功率因数和节能效果,广泛的适用范围及其他许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式之一,是当今节能、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境,推动技术进步的一种主要手段。早期通用变频器大多数为开环恒压比的控制方式。其优点是控制结构简单、成本较低,缺点是系统性能不高,比较适合应用在风机、水泵场合。具体来说,其控制曲线会随着负载的变化而变化;转矩响应慢,电机转矩利用率不高,低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降,稳定性差等。对交直交变频器的研究可分为4个阶段:

7、第1阶段：采用正弦脉宽调制（SPWM）的恒压频比控制。该方式控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在各个领域的到了广泛应用。这种控制在低频时，因输出电压较小，受定子压降的影响比较显著，故造成输出最大转矩减小。但是其机械特性终究没有直流电机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意。而且其系统性能不高，控制曲线会随负载变化而变化，转矩响应慢，电动机转矩利用率不高，低速时因电阻和逆变器死区效应的存在而下降，稳定性会变差。第30页交直交变频技术原理及谐波分析第2阶段：电压空间矢量（磁通轨迹法）控制方

8、式,又称SVPWM控制方式。80年代初由日本学者提出。该方法以三相波形的整体生成效果为前提,以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的,一次生成二相调制波形。典型机种如1989年前后进入中国市