DOC《毕业设计论文》

常规二极管整流或相控整流存在功率因数低、交流侧输入电流严重畸变等缺点,给公用电网带来大量谐波污染,己经不符合这些新的规定.晶闸管(SCR)构成的相控整流电路己经非常成熟,并获得了广泛应用,但存在以下几个主要弊端: (I)交流输入端电流波形畸变严重;

(2)整流器工作于深度相控状态下,交流侧功率因数极低;

(3)换流引起电网电压波形畸变;

(4)直流侧输出电压纹波大. 传统整流装置在引起谐波的同时,也会造成系统无功功率的大量流动,无功功率的增加不仅增加线路损耗,降低发电和用电设备的利用率,而且冲击性无功负载还会使电网电压产生剧烈波动,严重影响供电质量.在改善电能质量方面,传统LC无源滤波器不仅可以抑制谐波,也能补偿无功,但是存在易和系统发生并联谐振而导致谐波放大等缺点.目前,采用有源滤波器 (APF)进行谐波补偿成为谐波抑制的一个重要趋势,己在日本及一些欧美国家获得应用,但是成本比较大,控制过程复杂.近年来,静止无功补偿装置(sVC)大量应用于负载无功补偿,但是在很好补偿无功的同时,却不能抑制谐波,甚至因晶闸管相控工作方式而成为新的谐波源. 1.2 PWM整流电源发展概况 近20年来,随着电力电子技术的发展以及人们对公用电网谐波污染的日益关注,PWM整流技术取得了飞速的发展,己经成为电力电子领域不可或缺的一部分,它对提高电力电子装置的性能,推动电力电子技术的发展起着重要的作用.本文所要讲述的便是一种能量可双向流动的整流器,因为在能量双向流动的过程中均采用PWM控制, 故取名为PWM整流器. PWM整流器具有交流输入端电流波形趋于正弦的优点,有效的抑制了谐波污染.其主要思路就是将PWM技术引入到整流器的控制之中,使整流器网侧电流正弦化且可运行于单位功率因数、同时能够实现能量的双向流动和直流母线电压的调节,不仅体现出AC/Dc变流特性(可控整流),而且还可呈现出Dc/Ac变流特性(有源逆变),因此PWM整流器有着较高的研究和应用价值. 1.3本课题的来源,研究意义和研究目标 该设计主要分为整流、变压部分,调压、稳压部分以及控制部分.具体地说是用开关电路实现整流与初级变压,用可调IGBT实现调压与稳压,而用单片机控制整个电源的工作.因此该设计具有开关电源和线性电源的共同优点.进行系统总体设计,实现信号采集功能、人机交互功能、告警功能、控制功能、通信功能等,系统电路原理图的设计、印制板的布线等工作.其中主要对单片机的显示、键盘、A/D、PWM波输出等进行分析研究;

对系统的抗干扰性能进行全面的分析与探讨,采取一系列软硬件上的对策 实现系统设定的功能同时要求人机界面友好,液晶显示且可靠性好,可定时开关机,具有过流保护功能,控制流程图简单明细.

2 PWM整流技术的现状 2.1 PWM整流研究概述 经过几十年的研究与发展,PWM整流技术己日趋成熟,PWM整流器主电路己从早期的半控型器件桥路发展到如今的全控型器件桥路;

其拓扑结构己从单相、三相电路发展到多相组合及多电平拓扑电路;

PWM开关控制由单纯的硬开关调制发展到软开关调制;

功率等级从千瓦级发展到兆瓦级,而在主电路类型上既有电压源型整流器,又有电流源型整流器,两者在工业上均成功地投人了应用,但却多采用模拟芯片作为PWM波发生器,在闭环和智能调节比如在风力发电的并网等方面均存在较大问题,尤其是在国内,基于DSP等微处理器的PWM整流器的研究还只是处于初步发展阶段.当前对PWM整流器的研究主要是以下几个方面 关于PWM整流器的建模研究 PWM整流器数学模型的研究是PWM整流器及其控制技术研究的基础.自从出现基于坐标变换的PWM整流器的数学模型之后,各国学者对PWM整流器的数学模型进行了仔细的研究,其中R.认恤、S.B.De、van等较为系统地建立了PWM整流器的时域模型,并将时域模型分解成高频、低频模型,且给出了相应的时域解.而ChunT.形m和Dong丫Hu等则利用局部电路的dq坐标变换建立了PWM整流器基于变压器的低频等效模型电路,并给出了稳态、动态特性分析.在此基础上, HengchunMao等人又建立了一种新颖的降阶小信号模型,从而简化了PWM整流器的数学模型及特性分析. 关于PWM整流器拓扑结构的研究 PWM整流器经过20多年的探索和研究,取得了很大的进展.其拓扑结构从单相、三相电路发展到多相组合及多电平拓扑电路;