一种电机驱动用大功率网侧变流系统研究

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1、第46卷第1期电力电子技术Vo1．46，No．12012年1月PowerElectronicsJanuary2012一种电机驱动用大功率网侧变流系统研究张钢，柴建云(清华大学，电机工程与应用电子技术系，北京100084)摘要：提出了一种电机驱动用高性价比大功率网侧变流系统。主电路采用二极管整流器与PWM整流器并联，充分利用二极管整流器简单可靠、成本低，以及PWM整流器能量双向流动、功率因数高的优点，不仅能够省去传统电机驱动中的制动电阻，节约电能，还能提高交流系统功率因数。控制上通过对二极管整流器输出特性的研究．并调节PWM整流器输出特性，实现了PWM整流器与二极管整流器的协

2、调工作。仿真和试验验证了主电路方案及控制方法的有效性。关键词：整流器：变流系统；制动能量回馈中图分类号：TM461文献标识码：A文章编号：1000—100X(2012)01—0093—03StudyofHighPowerGrid-sideConverterSystemforMotorDrivesZHANGGang．CHAIJian—yun(TsinghuaUniversity，Bering100084，China)Abstract：Acost·efectiveandhighpowerd—sideconvertersystemformotordrivesisproposed．

3、ThemaincircuittopologyisbasedonPWMconverteranddioderectifier．Sothesimplifyandlow-costofthedioderectifier，aswellasthebidirectionalenergyflow，highpowerfactorandexcellentcontrolabilityofPWMconverter，canbothbeutilized．Thebrakingresistorsintraditionalmotordrivesystem81"ecanceled．sotheregenerati

4、veenergywillbesaved．Atthesametime，thepowerfactorofthewholesystemcanalsobeimproved．Theoutputcharacteristicofthedioderccti~ersisalsostudied．TheefectiveparallelbetweenPWMconverteranddioderectifierisrealizedbycontrollingthePWMconvert-er’soutputcharacteristic．Themaincircuittopologyandcontrolsch

5、emearebothverifiedbysimulationandexperiments．Keywords：rectifier；convertersystem；brakingenergyfeedback1引言波整流，在增大系统容量及可靠性的同时，减小了直流电压纹波和交流电流谐波；整流变压器T。采目前，驱动电机的通用变频器普遍采用基于用多绕组移相变压器，连接方式为Y／Y／A，通过AC／DC／AC的主电路拓扑【”．前端AC／DC整流器适当增大变压器次级漏感。可起到直流侧并联平结构简单，成本低。但其缺点明显。若采用PWM衡电抗的作用，有利于两个整流桥之间均流。整流器[2】，则成本

6、过高。此处提出基于二极管整流器和PWM整流器并联的方案[3]。电机牵引时由两交电者共同提供能量．电机制动时由PWM整流器将制动能量回馈交流电网。该方案综合利用了二极管整流器和PWM整流器的优点。应用于电机牵引功率较大、制动功率相对较小的场合时，可以获得较高的系统性价比。图1变流系统主电路拓扑方案2网侧变流系统主电路拓扑PWM整流器采用传统两电平电压型PWM整图1为所提出的一种面向大功率应用的基于流器，简单可靠。变压器T2连接方式选择Y／△，通二极管整流器与PWM整流器并联的电机驱动用过特殊设计。利用变压器次级漏感替代PWM整网侧变流系统主电路拓扑。为增大二极管整流器流器工作

7、所需交流侧电感，进而减小设备体积。容量，改善交流电流波形，二极管整流器采用12脉3网侧变流系统控制方法定稿日期：2011一o7—293．1PWM整流器控制作者简介：张钢(1982-)，男，重庆人，博士后，研究方向忽略线路等效电阻。两电平电压型PWM整流为大功率电力电子变换器技术。器在同步旋转d，q坐标系数学模型为：93一种电机驱动用大功率网侧变流系统研究并联协调控制方法的有效性，用Matlab搭建了与实现了功率均分。同时，PWM整流器电流中谐波图1所示主电路拓扑相同的仿真模型，电网电压含量明显低于后者。因此对电网的