三相PWM變流器的功率因數(shù)調(diào)節(jié)方式

研究了基于單周期控制的三相六開關(guān)高功率因數(shù)整流器,推導(dǎo)了三相六開關(guān)升壓整流器的控制規(guī)律,設(shè)計(jì)了一種基于單周期控制技術(shù)的pfc控制器,完成了2kw三相高功率因數(shù)整流器的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)的功率因數(shù)可達(dá)0.991,實(shí)現(xiàn)了單位功率因數(shù)校正和低電流畸變。

本文提出了一種通過調(diào)節(jié)pwm整流器功率因數(shù),來抑制交流傳動(dòng)的列車處于再生制動(dòng)時(shí)因受電弓處電壓過高而導(dǎo)致再生失效的方法。分析了列車再生制動(dòng)時(shí),為了抑制受電弓電壓升高,所需的pwm整流器功率因數(shù)角調(diào)節(jié)的范圍,給出了在pwm整流器的預(yù)測(cè)電流控制的基礎(chǔ)上改進(jìn)策略并實(shí)現(xiàn)其功率因數(shù)調(diào)節(jié)的方案。在考慮無功傳輸導(dǎo)致的線路功率損耗的情況下,計(jì)算了抑制受電弓電壓上升所需要的pwm整流器功率因數(shù)角調(diào)節(jié)的大小,并通過仿真驗(yàn)證了方案的可行性。

被研究電路簡(jiǎn)單而實(shí)用,工作于固定占空比就能實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正,不過這種情況下,輸入電流含較多的5、7和11次諧波。往占空比注入6倍次諧波,能顯著減小諧波,但確定各諧波的注入量是個(gè)難點(diǎn)。采用多種算法(含遺傳算法)對(duì)諧波注入系數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。經(jīng)對(duì)比可知:最簡(jiǎn)單迅速的方法是一維搜索;各次諧波的注入系數(shù)和輸入電壓幅值有關(guān),只注入6次諧波效果還不夠理想;此外,所給優(yōu)化結(jié)果是這種電路所能達(dá)到的最佳效果。

三相單開關(guān)boost型功率因數(shù)校正器的分析和設(shè)計(jì)較為繁瑣,簡(jiǎn)化模型可使電路的分析和設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化,利用簡(jiǎn)化模型對(duì)功率因數(shù)校正器進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì),仿真和實(shí)驗(yàn)說明了分析和設(shè)計(jì)的正確性。

根據(jù)三相單開關(guān)功率因數(shù)校正(pfc)電路的工作原理,實(shí)現(xiàn)了專用時(shí)域仿真程序的編制,待求解的微分方程階次低,仿真速度高。通過與通用仿真程序的對(duì)比,證明了專用程序的有效性和高速性。

通過對(duì)單周雙極性控制三相功率因數(shù)校正技術(shù)的工作原理、控制方法進(jìn)行仿真研究,在單周雙極性控制下輸入電流能較好地跟蹤輸入電壓,驗(yàn)證了采用該控制策略,功率因數(shù)校正系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、易于平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。分析了單周雙極性控制下,在每個(gè)開關(guān)周期、不同開關(guān)時(shí)段、不同開關(guān)組合情況的電感電壓和電感電流的關(guān)系,經(jīng)過對(duì)saber模型仿真結(jié)果的分析,推導(dǎo)出電感電流紋波的數(shù)學(xué)表達(dá)式,得出了電流紋波與電感值、開關(guān)頻率和積分時(shí)間系數(shù)相關(guān)的結(jié)論。同時(shí),系統(tǒng)參數(shù)一定時(shí),當(dāng)輸出電壓大于2倍的相電壓與積分時(shí)間系數(shù)的比值,可以減小電感電流紋波;輸入、輸出電壓一定時(shí),電感電流紋波與電感值和開關(guān)頻率成反比;系統(tǒng)穩(wěn)定性范圍與負(fù)載大小及積分時(shí)間系數(shù)有關(guān)。

三相軟開關(guān)PWM逆變器載波方式的選擇(1)

采用偽相移式全橋零電壓零電流(pps-fb-zvzcs)變換器完成三相功率因數(shù)校正(pfc)和輸出電壓調(diào)節(jié)雙重功能,并能有效抑制直流母線電壓。本文對(duì)其進(jìn)行了理論分析、關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算、計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)表明,其最大輸出功率為10kw,功率因數(shù)達(dá)到0.99,輕載時(shí)直流母線電壓小于800v。

介紹了一種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的三電平三相高功率因數(shù)軟開關(guān)ac/dc變換技術(shù),可在實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正的同時(shí),實(shí)現(xiàn)ac/dc功率變換,直接獲得較低直流輸出電壓,并解決了交流側(cè)與直流側(cè)之間的電氣隔離及功率管的高耐壓和軟開關(guān)問題。在介紹主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,分析了功率因數(shù)校正原理和電流斷續(xù)條件,并給出軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)條件。通過計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證了這種功率變換技術(shù)的可行性。

三相交流電源供電的較大功率變頻空調(diào)日益得到廣泛應(yīng)用,帶來了三相整流器的功率校f問題。在簡(jiǎn)要分析三相單開關(guān)部分有源pfc的基礎(chǔ)上,根據(jù)三相三線制、三相四線制供電方式的不同,提出了兩種結(jié)合有源pfc技術(shù)和無源pfc技術(shù)的buck型混合三相有源部分pfc方案,在對(duì)其工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)要分析和仿真分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,所得結(jié)果驗(yàn)證了所提出的三相部分pfc具有電壓與電流應(yīng)力小、效率高、功率因數(shù)高、直流平均電壓較高的特點(diǎn),各種負(fù)載下交流輸入側(cè)的各次諧波電流均滿足iec61000-3-2標(biāo)準(zhǔn),中等負(fù)載以上時(shí)輸入功率因數(shù)高達(dá)0.98。

三相交流電源供電的較大功率變頻空調(diào)的廣泛應(yīng)用,帶來了三相整流器的功率校正問題。根據(jù)三相三線制、三相四線制供電方式的不同,提出了兩種結(jié)合有源pfc技術(shù)和無源pfc技術(shù)的buck型混合三相有源部分pfc方案。在對(duì)其工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)要分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,所得結(jié)果驗(yàn)證了提出的三相部分pfc具有電壓與電流應(yīng)力小、效率高、功率因數(shù)高、直流平均電壓較高的特點(diǎn),各種負(fù)載下交流輸入側(cè)的各次諧波電流均滿足iec61000-3-2標(biāo)準(zhǔn),中等負(fù)載以上時(shí)輸入功率因數(shù)高達(dá)0.98,效率高達(dá)0.98。

在需要采用三相整流器的中大功率場(chǎng)合，可控或不可控整流電路產(chǎn)生的低功率因數(shù)高諧波含量電網(wǎng)電流導(dǎo)致了電網(wǎng)電壓畸變，增加了配電系統(tǒng)導(dǎo)體、變壓器損耗和中線諧波電流。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，有功率因數(shù)校正的三相整流器越來越受到人們的重視。本文的目的就是介紹三相高功率因數(shù)整流器的進(jìn)展

提出了一種新穎的三相cuk型高功率因數(shù)校正電路。在電路拓?fù)渲胁捎萌嗳珮蛘鳂蚝蛦喂芄β书_關(guān)實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)和低諧波電流輸入;同時(shí)在中間儲(chǔ)能電容(過渡電容)上串聯(lián)一電感以及在續(xù)流二極管上并聯(lián)一小電容,使得電路工作在復(fù)合諧振狀態(tài),從而獲得零電流開關(guān)。文章分析了電路的工作原理,仿真驗(yàn)證了理論分析結(jié)果,同時(shí)一個(gè)2kw的試驗(yàn)電路驗(yàn)證了結(jié)論的正確性。該電路具有輸出電壓調(diào)節(jié)范圍寬、功率因數(shù)和效率高等特點(diǎn),具有很好的實(shí)用化前景。

通過分析三相脈寬調(diào)制(pwm)整流器在d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)了具有前饋解耦控制的pwm整流器雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)對(duì)電流內(nèi)環(huán)的控制要求設(shè)計(jì)電流比例積分(pi)調(diào)節(jié)器,提出按閉環(huán)幅頻特性峰值(mr)最小準(zhǔn)則來確定調(diào)節(jié)器參數(shù)的方法;根據(jù)系統(tǒng)對(duì)電壓外環(huán)的控制要求,采用模最佳整定法來設(shè)計(jì)電壓pi調(diào)節(jié)器。最后對(duì)整個(gè)pwm整流器雙閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果驗(yàn)證了pi調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)的正確性。

anovelsoftwareimplementationforcurrentpolaritydetectionandcurrentcompensationispresented.forathree-phasezero-voltagesoft-switching(zvs)pwmconverterbasedonphaseandamplitudecontrol(pac),whensaw-toothcarrierswithalternatepositiveandnegativeslopesareadopted,thepositiveornegativeslopesarechosenaccordingtothephasecurrentpolarity.sincepo-larityreversalcausescurrentdistortion,currentattheinstantofreversalshouldbecompensatedfor.basedonthecharacteristicofunitypowerfactorconverterinrectificationandregenerationmodes,asoftwareimplementationforcurrentpolaritydetectionisproposed.distortionofcurrentzero-crossingcausedbyusingsaw-toothcarrierswithalternatepositiveandnegativeslopesisanalyzed,andtherelevantcompensationmethodisproposed.experimentalstudywitha1.5kwdeviceshowsthatphasecurrenthasasmallharmoniccontentandpowerfactorishighbothinrectificationandregenerationmodes.

對(duì)于一種基于幅相控制的三相零電壓開關(guān)pwm變流器,在利用正負(fù)斜率交替的鋸齒載波調(diào)制方式下,需要按照電流極性來進(jìn)行鋸齒載波斜率的交替翻轉(zhuǎn),由于在翻轉(zhuǎn)處會(huì)造成電流畸變,也需要按照電流極性變化的時(shí)刻來補(bǔ)償。該文從單位功率因數(shù)變流器的固有特點(diǎn)出發(fā),在順變和逆變狀態(tài)下,提出了電流極性檢測(cè)的軟件實(shí)現(xiàn)方法,分析了使用正負(fù)斜率鋸齒載波帶來的電流過零點(diǎn)失真的原因,并給出了相應(yīng)的補(bǔ)償方案。該方法有效保證了軟開關(guān)技術(shù)在三相pwm變流器上的實(shí)現(xiàn),具有簡(jiǎn)便有效、節(jié)約硬件資源、相電流諧波較小等優(yōu)點(diǎn)。

三相單開關(guān)boost型pfc電路,由于工作在不連續(xù)導(dǎo)電模式,分析起來十分繁瑣,設(shè)計(jì)不得不采用“試湊法”。本文根據(jù)電路的工作原理,利用平均法,把原電路簡(jiǎn)化成一個(gè)工作于dcm的dc/dc變換器,使主電路的階次由三降為一,簡(jiǎn)化模型可用于主電路參數(shù)設(shè)計(jì),線性化處理之后,可在頻域設(shè)計(jì)輸出電壓調(diào)節(jié)器,因此使該類電路的設(shè)計(jì)擺脫“試湊法”。對(duì)比性的仿真說明,簡(jiǎn)化模型能夠反映原電路的低頻大信號(hào)特性。樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)也說明有關(guān)分析正確

為使初學(xué)電工讀者進(jìn)一步了解電能計(jì)量的有關(guān)原理及電流與電壓的相量關(guān)系。對(duì)計(jì)量要求不高,三相負(fù)荷較平衡的用戶,可一表兩用,既能測(cè)量一段時(shí)間的用電量,又能計(jì)算出這一段時(shí)間的用電功率因數(shù),這樣減少一部分費(fèi)用支出。特寫此文。具體方法同樣用三只單相電表,不過接線方法是三只表的電壓線圈所接電壓進(jìn)行了改變,只有v相未變。

針對(duì)傳統(tǒng)開關(guān)電源輸入功率因數(shù)低、諧波含量高、開關(guān)損耗大等缺點(diǎn),提出了一款基于三相雙開關(guān)pfc電路的高功率因數(shù)軟開關(guān)電源。本文研究了三相雙開關(guān)pfc電路的六種工作模態(tài),分析了移相全橋zvspwm變換電路實(shí)現(xiàn)諧振軟開關(guān)的原理,提出一種高功率因數(shù)軟開關(guān)電源實(shí)用電路,并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證及電路實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)電路能夠有效提高電源的功率因數(shù),且所有開關(guān)管都工作在軟開關(guān)狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)電路具有高功率因數(shù)、低開關(guān)損耗、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。

在三相四線供電系統(tǒng)中,如果你手頭上沒有無功表,可用一塊三相四線有功電度表,經(jīng)改接后,與另一有功電度表按圖1的電路聯(lián)合接線,可達(dá)到計(jì)算功率因數(shù)的目的。但必須注意:改接的電度表所記錄的數(shù)值既不是三相有功電能值,也不是三相無功千乏值,而是部分有功電能與部分無功千乏值的和。它所記錄的數(shù)值只是作為計(jì)算功率因數(shù)的根據(jù)。改接的原理是:使每相的電流元件中流過的電流與該元件電壓線圈所加的電壓的相位差角為60°—。向量關(guān)系如圖2所示。在三相平衡條件下,設(shè)改接的電度表三個(gè)元件所記數(shù)值為w_10。

單周期控制方式是一種大信號(hào)非線性模擬控制方式。它僅需要幾個(gè)數(shù)字邏輯器件就可完成單位功率因數(shù)的控制任務(wù),具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。本文對(duì)基于單周期控制的三相三開關(guān)三電平整流器(vienna)進(jìn)行了深入研究,推導(dǎo)了其單周期控制方程,并分析了在兩個(gè)輸出電容電壓不相等情況下的電壓平衡問題,說明了在單周期控制方式下輸出電容電壓可以達(dá)到平衡狀態(tài)。最后進(jìn)行了整個(gè)系統(tǒng)的仿真與試驗(yàn)驗(yàn)證,仿真與試驗(yàn)結(jié)果證明了理論分析的正確性。

(1)用100kva功率因數(shù)為0.8的ups,帶功率因數(shù)為0.6的感性負(fù)載,能帶多少?如負(fù)載是 40kva,現(xiàn)增加一倍還能夠用嗎? 首先,計(jì)算ups在各種負(fù)載下的輸出能力時(shí),應(yīng)先確定ups的品種,向廠家索要該ups的相關(guān) 數(shù)據(jù),再進(jìn)行計(jì)算。但在此問題中,因感性負(fù)載是小于額定情況下的功率因數(shù),一般ups的輸出仍 能維持為100%的額定容量?，F(xiàn)用一個(gè)著名的德國(guó)品牌ups的數(shù)據(jù)為例來計(jì)算。由表1可知,感性 負(fù)載功率因數(shù)小于額定情況下的0.8時(shí),輸出功率仍為額定值。 當(dāng)ups的s=100kva、cosφ=0.8時(shí),p=80kw; q=60kvar。 當(dāng)ups為s=100kva、cosφ=0.6時(shí),則s=100kva;p=60kw;q=80kvar。 若負(fù)載為40kva，cosφ=0.6，則s=40kva; p=24k