1,更近一步了解三相全控桥式整流电路的工作原理,研究全控桥式整流电路分别工作在电阻负载、电阻-电感负载下Ud,ld及Uvt的波形,初步认识整流电路在实际中的应用。2,研究三相全控桥式整流逆变电路的工作原理,并且验证全控桥式电路在有源逆变时的工作条件,了解逆变电路的用途。=.设计理念与思路晶闸管是一种三结四层的可控整流元件,要使晶闸管导通,除了要在阳极-阴极间加正向电压外,还必须在控制级加正向电压,它一旦导通后,控制级就失去控制作用,当阴极电流下降到小于维持电流,晶闸管回复阻断。因此,晶闸管的这一性能可以充分的应用到许多的可控变流技术中。在实际生产中,直流电机的调速、同步电动机的励磁、电镀、电焊等往往需要电压可调的直流电源,利用晶闸管的单向可控导电性能,可以很方便的实现各种可控整流电路。当整流负载容量较大时,或要求直流电压脉冲较小时,应采用三相整流电路,其交流侧由三相电源提供。三相可控整流电路中,最基本的是三相半波可控整流电路,应用最广泛的是三相桥式全控整流电路。三相半波可控电路只用三只晶闸管,接线简单,但晶闸管承受的正反向峰值电压较高,变压器二次绕组的导电角仅120",变压器绕组利用率较低,并且电流是单向的,会导致变压器铁心直流磁化。而采用三相全控桥式整流电路,流过变压器绕组的电流是反向电流,避免了变压器铁芯的直流磁化,同时变压器绕组在一个周期的导电时间增加了一倍,利用率得到了提高。逆变是把直流电变为交流电,它是整流的逆过程,而有源逆变是把直流电经过直-交变换,逆变成与交流电源同频率的交流电反送到电网上去。逆变在工农业生产、交通运输、航空航天、办公自动化等领域已得到广泛的应用,最多的是交流电机的变频调速。另外在感应加热电源、航空电源等方面也不乏逆变电路的身影。在很多情况下,整流和逆变是有着密切的联系,同一套晶闸管电路即可做整流,有能做逆变,常称这一装置为"变流器2
标签: 整流电路
上传时间: 2022-05-31
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一简要背景概述随着社会生产和科学技术的发展,整流电路在自动控制系统、测量系统和发电机励磁系统等领域的应用日益广泛。常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路。三相全控整流电路的整流负载容量较大,输出直流电压脉动较小,是目前应用最为广泛的整流电路。它是由半波整流电路发展而来的。由一组共阴极的三相半波可控整流电路和一组共阳极接法的晶闸管串联而成。六个品闸管分别由按一定规律的脉冲触发导通,来实现对三相交流电的整流,当改变晶闸管的触发角时,相应的输出电压平均值也会改变,从而得到不同的输出。由于整流电路涉及到交流信号、直流信号以及触发信号,同时包含晶闸管、电容、电感、电阻等多种元件,采用常规电路分析方法显得相当繁琐,高压情况下实验也难顺利进行。Matlab提供的可视化仿真工具Simulink可直接建立电路仿真模型,随意改变仿真参数,并且立即可得到任意的仿真结果,直观性强,进一步省去了编程的步骤。本文利用Simulink对三相桥式全控整流电路进行建模,对不同控制角、桥故障情况下进行了仿真分析,既进一步加深了三相桥式全控整流电路的理论,同时也为现代电力电子实验教学奠定良好的实验基础。三相桥式全控整流电路以及三相桥式全控逆变电路在现代电力电子技术中具有很重要的作用和很广泛的应用。这里结合全控整流电路以及全控逆变电路理论基础,采用Matlab的仿真工具Simulink对三相桥式全控整流电路和三相桥式全控逆变电路进行仿真,对输出参数进行仿真及验证,进一步了解三相桥式全控整流电路和三相桥式全控逆变电路的工作原理。
上传时间: 2022-06-01
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三相可控整流电路的控制量可以很大,输出电压脉动较小,易滤波,控制滞后时间短,因此在工业中几乎都是采用三相可控整流电路。在电子设备中有时也会遇到功率较大的电源,例如几百瓦甚至超过1-2kw的电源,这时为了提高变压器的利用率,减小波纹系数,也常采用三相整流电路。另外由于三相半波可控整流电路的主要缺点在于其变压器二次侧电流中含有直流分量,为此在应用中较少。而采用三相桥式全挖整流电路,可以有效的避免直流磁化作用。实际中,由于三相相控桥式整流电路输出电压脉动小、脉动频率高、网侧功率因数高以及动态响应快,在中、大功率领域中获得了广泛应用,但是三相半波相控整流电路是基础,其分析方法对研究其他整流电路非常有益。
上传时间: 2022-06-22
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随国民经济的飞速发展,用电量的日益增加,电网的经济运行已是一个不可忽视的问题。因此,如何降低网损,提高电力系统的输电效率,保证电力系统的经济运行是电力系统面临的实际问题,也是电力系统研究的主要方向之一。 电力系统在运行过程中,由于感性负载的存在,使电网无功功率大量增加。另外,近些年来,国民经济各部门大力推广使用各种新型的电力电子整流装置,他们在减少能量耗损的同时,也带来了功率因数下降、电压波动、闪变、三相不平衡以及谐波干扰等问题。其最终结果都是使配电设备的使用效能得不到充分发挥,设备的附加功耗增加。因此,进行有效的无功功率补偿,提高功率因数是电网及电力系统安全经济运行的重要保证。毫无疑问,无功功率补偿的研究势在必行。 我国与世界上发达国家相比,无论从电网功率因数还是补偿深度来看,都有较大差距,因此在我国大力推广无功补偿技术尤为迫切。 对于实际应用的MCR,要求能够自动控制。本文采用以单片机为核心的控制器方案,包括检测电路、控制电路、触发电路、键盘显示电路和通信电路等。检测电路用于检测变压器二次侧的电压和电流并获耿同步信号;控制电路根据相应的控制策略,对检测信号和给定输入量进行计算,给出控制信号;触发电路根据控制信号输出的控制信号产生相应触发角的晶闸管触发脉冲;键盘可用来输入各种控制指令,显示电路可以直观的输出系统的各种状态;通信电路提供与控制站的数据交换,以便实现电力系统的集中控制。 文中对补偿器模型进行了实验验证,实验结果与文中分析一致,说明了本文补偿理论的正确性和可行性。
上传时间: 2013-06-22
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测量温度是单片机重要应用之一,本历程采用汇编语言编写,增强对单总线的理解
上传时间: 2013-06-09
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随着功率开关器件的进步,大量的电力电子变流装置在国民经济各领域获得了广泛应用,但是这些变流装置大部分都需要整流环节。传统的不控整流或相控整流存在网侧功率因数低、电流畸变严重等缺点。PWM整流器可实现正弦的网侧电流、单位或可调的功率因数、能量的双向流动,是一种真正意义上的“绿色环保”电力电子装置。PWM整流器可分为电压型PWM整流器(Voltage—SourceRectifier,VSR)和电流型PWM整流器(Current—SourceRectifier,CSR)。CSR具有直接控制输出电流、动态响应快、限流能力强等特点,在一些中、大功率应用场合,较之VSR,在经济和技术上更具优势。 本文针对电网电压平衡、不平衡情况、多模块直接并联几个方面,对三相CSR及其控制策略展开了深入研究,论文的主要工作和取得的创新性成果如下: 1、在电网电压平衡情况下,提出了三相CSR的直流电流非线性解耦控制策略和交流电流非线性解耦控制策略,实现了有功功率和无功功率的独立、解耦控制,获得了线性的动态响应。直流电流非线性解耦控制策略是直流电流控制和网侧无功电流控制并行的控制策略,具有较快的直流电流响应速度;交流电流非线性解耦控制策略是直流电流(或电压)控制和网侧电流控制级联的控制策略,具有结构简单,便于独立设计直流和交流控制器的特点。 2、考虑了电网电压不平衡和滤波器参数三相不对称的情况,提出了基于瞬时有功功率调节的三相CSR的不平衡补偿策略,消除了直流电流脉动分量,实现了网侧可控的功率因数和正弦的交流电流;提出了基于滑模控制的交流电流控制策略,简化了控制器结构,实现了对网侧电流的无差跟踪。 3、建立了多模块直接并联CSR的环流模型;对任一并联模块,提出了总直流电流控制器外加2个均流控制器的直流侧控制器结构,保证了流过各模块上、下桥臂的电流均相等,并且各模块仅共享总直流电流控制器输出信号,最大可能地保证了各模块控制的独立性。 4、建立了三相CSR实验系统,进行了初步的实验研究。
上传时间: 2013-04-24
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统一潮流控制器(UPFC)作为一种典型的FACTS装置,综合了FACTS元件的多种灵活控制手段,能同时或选择地控制线路的基本参数(电压、阻抗、相角),也可交替地控制线路上的有功和无功潮流,还可独立地提供可控的并联无功补偿。因此UPFC被认为是最有创造性,功能最强大的FACTS元件。 首先,本文详细分析了统一潮流控制器的基本结构和工作原理。采用开关函数法建立了电压源型变流器的数学模型,并推导了统一潮流控制器在abc三相坐标系和dq旋转坐标系下的数学模型,该模型考虑到直流环节电容储能的动态变化过程,从而使其更适合于系统的动态特性分析。本文讨论的UPFC控制采用基于两相旋转坐标系下的非线性解耦控制方案,在UPFC的精确模型下具有可快速跟踪给定值的优点,且在dq坐标系下可以实现有功和无功功率的独立控制;在电容电压PI调节中加入电流反馈,使其更接近真实值。 其次,本论文在分析UPFC数学模型的基础上建立了UPFC在MATLAB平台上的仿真模型;然后利用MATLAB建立了三相环形电力系统,将UPFC模型应用到该系统中,着重研究了UPFC对电网电能质量的影响。首先研究了UPFC对故障系统中电网功率的影响以及UPFC对提高故障系统功率稳定性的作用;同时,对UPFC能够抑制无故障系统中系统接入电网时的功率冲击进行了研究。最后,通过仿真波形研究了UPFC对电网故障中电压跌落的补偿作用以及UPFC对正常系统电压的影响,结果发现,UPFC可以保持故障中的系统电压为正弦波。
上传时间: 2013-04-24
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使用二极管和晶闸管实现的不控和可控整流器,电流波形畸变给电网注入大量谐波和无功功率,造成严重的电网污染。随着电力电子技术的发展,人们开始研究PWM整流技术。电压型PWM整流器具有交流侧电流低谐波、高功率因数、直流电压输出稳定等诸多优点,因此,成为当前电力电子领域研究的热点课题之一。由于PWM整流器具有以上优点,在电力系统有源滤波、无功补偿、潮流控制、太阳能发电以及交直流传动系统等领域,具有越来越广阔的应用前景。本论文对三相PWM整流器进行了研究,主要完成以下工作: 首先,对PWM整流器的工作原理做了介绍,给出了三相PWM整流器的拓扑结构,分析了PWM整流器的换流过程,给出了PWM整流器的数学模型,对交流侧电感和直流侧电容进行了设计。 其次,对电流滞环控制、电流PI控制、空间电压矢量控制三种控制方法分别进行了介绍、模型搭建和仿真分析。在直流电压的控制中加入分段PI控制,使超调量和稳态误差限制在很小的范围以内。在起动过程中串接入限流电阻,使起动电流限定允许范围以内。 最后,在进行了以上三种控制方式仿真后,针对电压空间矢量控制存在的电流误差问题,采用电流超前给定策略和基于旋转坐标系的空间电压矢量控制策略解决了电流误差问题。 仿真结果表明,论文所设计的三相电压型PWM整流器实现了高功率因数运行,实现了直流电压的稳定控制,解决了传统意义上的整流电路中存在谐波含量大、功率因数低等问题,具有良好的工程实用价值。
上传时间: 2013-06-16
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静电除尘器是环保行业的重要设备,在工业粉尘的回收处理方面有着非常重要的应用。课题的主要内容是研制用于静电除尘的高频大功率高压直流电源,满足国内市场的需要。本文从实际应用的角度出发,对该高压直流电源进行研究并给出了主要研制过程。 第一章首先介绍了静电除尘器的工作原理和除尘器的电特性,然后介绍了几种当前工业界常用的除尘电源的供电方式,并指出了静电除尘电源的发展方向是高频逆变化。在分析了高频化静电除尘电源在国内外的研究现状和发展趋势后,结合课题的要求,提出了本文需要解决的问题。 第二章首先对逆变电路的功率变换技术进行了分析。接着分析了除尘电源采用PWM硬开关方式的电路特性,并利用PSpice软件进行了仿真分析,估算出了采用这种方式开关管的损耗。然后重点分析了采用串联负载串联谐振和LCC串并联负载串联谐振这两种谐振软开关工作方式时的电路特性,推导了电路所满足的条件。在利用PSpice软件仿真分析的基础上估算出了开关管的损耗。最后通过电路损耗和可行性的比较,选择LCC串并联负载串联谐振电流断续的软开关工作方式应用于大功率高频高压电源。 第三章首先确定了三相晶闸管可控整流,电压型全桥IGBT逆变,高频变压器升压和高压硅堆全桥整流的主电路拓扑结构。然后给出了高压直流电源的整流电路、逆变电路、主功率回路以及高频升压变压器的设计过程。整流电路的设计包括晶闸管的选取以及交流电抗器和直流母线滤波电容的设计;逆变电路选用IGBT并联来实现开关管,并详细分析了IGBT驱动器的选择以及在并联形式下的应用;主功率回路的设计主要是包括迭层母线板的设计。 第四章首先简单介绍了高压直流电源在静电除尘应用中的控制策略。然后详细分析了各部分保护电路的工作原理。 第五章给出了样机的实验结果和重要波形,验证了设计的可行性。
上传时间: 2013-04-24
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由于高频PWM整流器可以提供正弦化低谐波的输入电流,可控功率因数,及双向能量流动,因此得到越来越广泛的应用。网侧单电感滤波会带来一些问题,首先要想得到较好的滤波效果,必须增大电感值,这样系统的动态性能会变差,而且成本增加。另外,整流器的功率比较大时,交流侧的滤波的损耗也会增大。为了解决上述问题,本文研究了基于LCL滤波的高频PWM整流器。在交流侧应用LCL 滤波器可以减少电流中的高次谐波含量,并在同样的谐波要求下,相对纯电感型滤波器可以降低电感值的大小,提高系统的动态响应。 文章首先对高频PWM整流器的工作原理做了详细的介绍,并对基于L和LCL两种不同的滤波器,分别在ABC静止坐标系,αβ静止坐标系和dq旋转坐标系中建立了数学模型。文章中将L滤波的电压型三相PWM整流器的控制方法应用于LCL滤波情况。基于dq轴模型,提出了双闭环的控制策略,电流内环采用前馈解耦控制。为了提高电流的跟随性能,按照典型Ⅰ型系统设计电流调节器。为了提高电压环的抗干扰性,按照典型Ⅱ型系统设计电压调节器。 文章还详细讨论了LCL滤波器带来的谐振问题,以及参数设计方法,列出了实际系统LCL滤波器参数的设计步骤。文章在MATLAB/SIMULINK环境下建立了PWM整流器仿真模型对系统进行了仿真,按照文章提出的理论设计的仿真系统具有良好的动态和稳态性能。 文章最后基于TMS320LF2407A设计了整流器装置的控制系统硬件和软件,并得到了初步实验结果,能满足控制要求,从而验证了控制方案的正确性。
上传时间: 2013-07-01
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