PFC用三相高频PWM整流器的仿真研究 毕业设计论文
三相SVPWM调制的电流型PFC整流器
中 图分 类 号 ：Ｍ４ １ Ｔ ６
文 献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ：２９ ２ １（０ ８０ — ０ １０ ０ １— ７ ３２０ ）３０ ４— ５
０ 引言
目前 大量 用 电设 备均 存 在谐 波污 染 和功 率 因
１ 三 相 电流 型 Ｐ Ｃ整 流 器 工作 原 理 Ｆ
三 相 电流型 Ｐ Ｃ整流 器 主 电路 原理 图如 图 １ Ｆ
三相 Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ调 制的电流型 Ｐ Ｃ整流器 Ｆ
陈 丹， 武 霆， 余 恒
１０ ４ ） ０ ０４ （ 北京交通大学 电气工程学院， 北京
摘 要： 介绍 了一种基 于空间矢量调制的三相电流型 Ｐ Ｃ整流器， 用有功功率和无功功率解耦 Ｆ 采 的控 制 策略 。此外还 介 绍 了一种基 于电 网侧 电感 电压反馈 的抑 制 电 网侧 电流振 荡的 方法 。 真和 仿 实验结果均表明 系统具有 良 好的动静 态特性 ， 交流侧 电流波形接近正弦， 功率因数接近 １ 。
ｆ ｅ ｂ ｃ ａ ｉｂ ｅ ｓｉ ｔ ｄ ｃ ｄ Ｔ ｅ ｓｍｕ ａｉ ｎ ａ ｄ ｅ ｐ ｒ ｎａ ｓ ｌ ｏｈ ｓ ｏ ｘ ｅ ｅ ｔｐ ｒ ｒ ｎ ｃ ｎ ｂ ｔ ｔａ ｙ ｅ ｄ ａ ｋ ｖ ｒ ｌｓｉ ｎｒ ｕ ｅ ． ｈ ｉ ｌｔ ｘ ｅｉ ａ ｏ ｏ ｎ ｍｅ ｔｌｒ ｕ ｔ ｂ ｔ ｈ ｗ ｅ ｃ ｌ ｎ ｅ ｆ ｍａ ｅ ｉ ｏ ｈ ｓｅ ｄ ｅ ｓ ｏ
数低等问题 ， 从负载本身的角度出发 ， 一个解决办
法是采 用脉 宽调 制 的 电流型 Ｐ Ｃ整流 器 ，不 仅 可 Ｆ
所示。忽略高次谐波 ，可以把三相 电流型 Ｐ Ｃ整 Ｆ 流器 交 流侧 等效 为一 三相 交 流 电流 源 ；而把 直流
实例解读 两种三相无源PFC电路的仿真研究
实例解读两种三相无源PFC电路的仿真研究
三相无源PFC电路是一种应用范围比较广泛的电路设计结构，在很多电子电路系统中都得到了较好的应用。
在今天的文章中，我们将会对两种常见的三相无源PFC电路进行仿真研究，这两种PFC电路分别是12脉波整流三相无源PFC电路和基于移相电感器的三相无源PFC整流电路，下面就让我们通过其仿真和数据对比，来看一下他们的数据参数和特点。
12脉波整流三相无源PFC电路
首先我们来看一下采用移相变压器的12脉波整流三相无源PFC电路，这种电路是目前应用范围非常广泛的PFC电路形式之一，其拓扑如下图图1所示。
在图1所展示的电路系统中我们可以看到，L1～L3、C1～C3构成三相输入滤波器，移相变压器采用两组接法，YΔ联结和Y/Y联结。
经过三相输入滤波器的输入电压通入移相变压器后，得到互差30°的六相对称点压，供给六相整流器，为后级电解电容器组供电，这样就可以获得一个正弦度很高的输入电流。
图1 基于移相变压器的12脉波整流三相无源PFC电路
基于移相变压器的12脉波整流三相无源PFC电路的Matlab仿真研究
在已经了解了这种基于移相变压器的12脉波整流三相无源PFC电路拓扑结构之后，下面我们就要利用仿真软件对这一PFC电路进行仿真模拟。
我们依据图1所给出的电路系统，建立仿真模型，在这一模型的建设过程中，我们将相关参数设置为：三相交流输入电压为Ui=220V/50Hz，输入滤波电容参数C1=C2=C3=20μF，输入滤波电感参数L1=L2=L3=7mH，三相整流桥输出。
三相pwm整流器的设计_毕业设计(论文)
毕业设计（论文）题目PWM整流器的设计学院（系）：自动化学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
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本学位论文属于1、保密囗，在10年解密后适用本授权书2、不保密囗。
（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日武汉理工大学本科生毕业设计(论文)任务书学生姓名覃峰专业班级电气0702指导教师袁佑新教授胡红明讲师工作单位自动化学院设计(论文)题目: PWM整流器的设计设计（论文）主要内容：熟悉整流的原理，对整流技术进行综述、比较，并设计出整流器硬件电路和软件程序。
要求完成的主要任务:（1）外文资料翻译不少于20000印刷符；（2）查阅相关文献资料（中文15篇，英文3篇）；（3）掌握整流的原理；（4）撰写开题报告；（5）熟悉整流技术国内外的研究现状、目的意义；（6）对整流技术进行综述、比较；（7）计出整流器硬件电路和软件程序。
；（8）绘制的电气图纸符合国标；（9）撰写的毕业设计（论文）不少于10000汉字。
必读参考书：[1] 王兆安，黄俊.电力电子技术.第4版.北京：机械工业大学出版社，2007[2] 杨荫福，段善旭，朝泽云.电力电子装置及系统.北京：清华大学出版社，2006[3] 张崇巍，张兴.PWM整流器及其控制.北京：机械工业大学出版社，2003指导教师签名系主任签名院长签名(章)武汉理工大学本科学生毕业设计（论文）开题报告序中主要有以下几个模块构成：直流电压检测模块、交流电压检测模块、电压外环调节器计算模块、电流指令计算模块、电网频率检测模块、电流检测模块、电流内环调节器计算模块，指针计算模块。
三相无源PFC电路的仿真研究报告详解
三相无源PFC电路的仿真研究报告详解三相无源PFC（Power Factor Correction）电路是一种用于改善交流电系统中功率因素的电路。
这种电路能够向输入电流提供足够的功率，以使得系统的功率因素接近于1、在当前关注能源效率和节能的趋势下，PFC电路逐渐成为各种电气设备的关键部分之一、本文将详细介绍三相无源PFC电路的仿真研究报告。
首先，我们将对PFC电路的工作原理进行简要介绍。
PFC电路由桥式整流器、电容滤波器和电感器组成。
桥式整流器将交流输入电压转换为直流电压，并通过电容滤波器进行平滑。
接下来，电感器通过存储能量，并将其以一定频率释放，以提供给负载。
通过适当选择电感和电容的数值，可以实现输入电流与输入电压之间的相位差很小，从而提高功率因素。
然后，我们对三相无源PFC电路进行了建模和仿真。
我们使用了MATLAB/Simulink软件进行仿真实验。
首先，我们对PFC电路中的整流器进行建模，选择了合适的整流桥拓扑结构，并设置适当的电流控制策略。
然后，我们通过添加电容和电感元件来建立电容滤波器和电感器。
最后，我们设置了适当的负载，以测试PFC电路的性能。
接下来，我们对仿真结果进行了详细的分析和讨论。
我们评估了PFC 电路的功率因素、总谐波失真率和电压波形的质量。
通过改变电感和电容的数值，我们测试了不同工作条件下PFC电路的性能。
我们还对负载变化情况下的PFC电路动态响应进行了仿真实验。
通过比较不同工况下的仿真结果，我们得出了一些重要的结论。
最后，我们对三相无源PFC电路的优缺点进行了总结和展望。
与传统的有源PFC电路相比，无源PFC电路具有较低的成本、更高的效率和更简化的控制。
然而，由于无源PFC电路中没有直接的反馈机制，因此其稳定性和响应速度可能受到限制。
因此，在今后的研究中，我们可以进一步改进设计和控制策略，以提高三相无源PFC电路的性能和稳定性。
本文通过对三相无源PFC电路的建模和仿真研究，详细介绍了其工作原理、仿真实验和结果分析。
三相无源PFC电路的仿真研究报告详解
三相无源PFC电路的仿真研究报告详解三相无源PFC（Power Factor Correction）电路是一种用于改善电源的功率因数的电路，采用三相桥式整流电路和LC滤波器结构，通过控制触发脉冲宽度（PWM）来实现对输入电流的调节，使其与输入电压保持同相，并且保持近似于正弦波的波形，从而达到提高功率因数的目的。
为了进一步研究三相无源PFC电路的性能和优化参数，进行了仿真研究，并撰写了下面的报告。
一、引言介绍三相无源PFC电路的工作原理和应用背景，指出提高功率因数的重要性以及三相无源PFC电路在节能和环保方面的优势。
二、电路结构和工作原理详细介绍三相无源PFC电路的电路结构和各个元件的作用，包括三相桥式整流电路、LC滤波器和PWM控制器。
通过图示和公式推导，讲解电路的工作原理，解释输入电流的调节和输出电压的稳定性等关键参数的影响因素。
三、三相无源PFC电路的仿真模型建立在仿真软件中搭建三相无源PFC电路的模型，选择合适的元件参数和控制策略，建立系统的数学模型，包括桥式整流器和滤波器的变量方程。
四、三相无源PFC电路的仿真结果分析五、优化参数研究针对三相无源PFC电路的性能问题，对其中的关键参数进行优化研究，包括电感、电容和PWM控制的频率等。
通过调整这些参数，并对比仿真结果，找出最佳的参数组合，以达到更高的功率因数和稳定的输出电压。
六、结论总结三相无源PFC电路的仿真研究结果，指出电路的优点和缺点，讨论仿真过程中的一些假设和误差，并提出可能的改进方案。
给出对未来工程应用的展望，进一步研究和开发更高效、更稳定的三相无源PFC电路。
引用相关研究和资料，包括理论基础、仿真软件的使用手册、相关文献和研究报告等。
以上是对三相无源PFC电路仿真研究报告的详细展开，可以根据以上框架进行进一步的扩展和详述。
三相高功率因数PWM整流器的设计和研究(精)
陕西科技大学硕士学位论文三相高功率因数PWM整流器的设计和研究姓名：李相锋申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：孟彦京20080401三相高功率因数ＰＷＭ整流器的设计和研究摘要随着现代电力电子技术、微电子技术以及计算机技术的发展，以ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）技术为基础的功率变换装置得到了越来越广泛的应用。
ＰＷＭ整流具有高功率因数、低谐波污染、能量双向流动、小容量储能环节、恒定直流电压控制等优点，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。
因此，三相ＰＷＭ整流器成为当前电力电子领域研究的热点课题之一。
本文主要研究了三相电压型ＰＷＭ整流器的拓扑结构、数学模型、控制策略、主电路参数的选取与设计以及硬件的实现。
建立数学模型是研究三相ＰＷＭ整流器的重要手段，本文通过在静止坐标系下建立仿真模型，应用电压空间矢量控制策略，对三相ＰＷＭ整流器的特点、性能及电路参数的选取进行了深入的研究口并建立了Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下的仿真模型，对所做控制算法进行了仿真，仿真结果验证了控制算法的正确性和可行性。
同时，这种控制算法亦能使整流系统的能量双向流动，实现能量再生，且具有控制算法简单。
随着大规模集成电路技术及计算机技术的发展，采用微处理器作为硬件控制核心的微机控制器将成为今后整流器的发展方向。
随着控制方法的不断改进与发展，对微机整流控制器的运算速度提出了非常高的要求。
本文根据这种要求，以ＤＳＰ（数字信号处理器）作为控制核心，研究并设计了基于ＤＳＰ的ＰＷＭ整流器。
文章分别从控制电路、测量电路、整流主电路、ＳＶＰＷＭ硬件实现等几个方面论述了基于ＤＳＰ的ＰＷＭ整流器的硬件设计以及主要实时软件的流程图和实现方法。
文中还介绍了ＩＰＭ（功率智能模块）的使用，并基于此设计了系统的主电路。
由于采用了这些先进技术，使得本文中的ＰＷＭ整流器结构简单、性能可靠、操作方便。
最新毕业论文--三相电压型高功率因素PWM整流器研究
学科分类号：___________湖南人文科技学院本科生毕业设计题目：三相电压型高功率因素PWM整流器研究学生姓名：周永刚学号08421249系部：通信与控制工程系专业年级：自动化2008级指导教师：岳舟职称：讲师湖南人文科技学院本科毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
作者签名：年月日摘要随着现代经济的飞速发展，人们对电能的需求量在不断的增加，因而对电网的质量提出了更高的要求。
在传统的电网中，为减少无功含量，一般采用相控或者是不控整流电路，但传统的整流器给电网中注入了大量的谐波污染，因而对电网的污染也就更加明显。
除此之外，电网无功功率的污染，还会导致电能损失，电网故障以及给予用户生命财产安全带来的危害己经不可以忽视，对此必须采取行之有效的措施来减少电网中谐波污染。
在科技发展的今天，相控整流电路以及不控整流电路，已经不能满足现代电力发展的需求，无法更好的使如今电网处在高效工作状态，所以不得不被取代， PWM整流技术应运而生。
PWM整流器己经弥补了相控整流器或不控整流器功率因数低，能量只能单相流动，谐波污染严重等缺陷。
取而代之的是PWM整流器可以实现能量的双向流动，功率因数可以到达单位功率因数，电路性能稳定以及消除谐波污染等。
PWM整流器是解决谐波污染最有效的方法之一。
论文首先分析了功率因数问题，谐波污染问题，PWM整流器原理，PWM整流器控制手段，以及主电路拓扑结构，系统的阐述了空间矢量控制方案，并将模糊控制引入空间矢量控制中，实现了模糊空间矢量控制;最后，对模糊空间矢量控制建立数学模型，并对仿真结果进行总结和分析。
结果表明，基于三相电压型高功率因数PWM整流器，除了能够实现高功率因数外，还可以消除谐波，实现能量双向流动，以及改善了整流器整体性能，满足了消除电网谐波污染的要求。
三相高功率因数PWM整流器的研究与设计初探
三相高功率因数PWM整流器的研究与设计初探【摘要】本文对三相高功率因数PWM整流器进行了研究与设计初探。
在分析了研究背景、研究意义和研究目的。
在深入探讨了三相高功率因数PWM整流器的工作原理、电力电子技术在功率因数校正中的应用、关键技术、性能优化设计以及实验验证与结果分析。
结论部分总结了整流器的设计经验，并提出未来研究方向。
通过本文的研究，为三相高功率因数PWM整流器的设计提供了参考，为提高电力系统效率和节能减排做出了贡献。
【关键词】电力电子技术、三相高功率因数PWM整流器、功率因数校正、整流器设计、优化设计、实验验证、结果分析、研究总结、未来研究方向1. 引言1.1 研究背景三相高功率因数PWM整流器是一种在电力电子领域具有重要意义的装置，其研究与设计对提高电能利用效率、降低能源消耗具有重要意义。
在过去的几十年里，随着电力电子技术的不断发展和普及，三相高功率因数PWM整流器逐渐成为工业生产中广泛应用的装置之一。
在传统的电力系统中，电能是通过整流器进行转换，但传统整流器由于存在许多缺点，如功率因数低、谐波失真严重等问题，这些问题严重影响了整个电力系统的效率和稳定性。
研究如何设计一种高功率因数的PWM整流器，成为当前电力电子技术研究的重要方向之一。
通过对三相高功率因数PWM整流器的研究，可以进一步优化电力系统的性能，提高能源利用效率，降低能源消耗，从而更好地适应未来社会对于清洁能源和能源效率的要求。
研究三相高功率因数PWM整流器具有重要的理论和实际意义。
1.2 研究意义三相高功率因数PWM整流器作为电力系统中重要的装置，具有很高的研究意义。
随着现代工业的发展，电力供应系统对功率因数的要求越来越高。
传统的整流器存在着功率因数较低的问题，而三相高功率因数PWM整流器可以有效地提高整流器的功率因数，降低谐波污染，提高电力系统的稳定性和效率。
随着可再生能源的快速发展，对于电力负载的要求也越来越高。
三相高功率因数PWM整流器可以灵活地控制电流和电压的波形，适应性强，能够更好地适应不同负载的需求，从而实现能源的高效利用。
PFC用三相高频PWM整流器的仿真研究毕业论文
PFC用三相高频PWM整流器的仿真研究PFC with high-frequency three-phase PWM rectifier simulation study毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
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涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
三相电压型PWM整流器设计与仿真(精)
1 绪论随着功率半导体器件技术的进步，电力电子变流装置技术得到了快速发展，出现了以脉宽调制（PWM）控制为基础的各种变流装置，如变频器、逆变电源，高频开关电源以及各类特种变流器等，电力电子装置在国民经济各领域取得了广泛的应用，但是这些装置的使用会对电网造成严重的谐波污染问题。
传统的整流方式会无论是二极管不控整流还是晶闸管相控整流电路能量均不能双向传递，不仅降低能源的利用率还会增加一定的污染，主要缺点是：1）无功功率的增加造成了装置功率因素降低，会导致损耗增加，降低电力装置的利用率等；2）谐波会引起系统内部相关器件的误动作，使得电能的计量出现误差，外部对信号产生严重干扰；3）传统的结构，能量只能单向流动，使得控制系统的能量利用率不高，不能起到节能减排的作用。
电网污染的日益严重引起了各国的高度重视，许多国家都已经制定了限制谐波的国家标准，国际电气电子工程师协会(IEEE)，国际电工委员会(IEC)和国际大电网会议(CIGRE)纷纷推出了自己的谐波标准。
国际电工学会于1988年对谐波标准IEC555-2进行了修正，欧洲制定IEC1000-3-2标准。
我国国家技术监督局也于1994年颁布了《电能质量公用电网谐》标准(GB/T 14549-93)，传统变流装置大多数已不符合这些新的标准，面临前所未有的挑战。
目前，抑制电力电子装置对电网污染的方法有两种：一是设置补偿装置。
通过对已知频率谐波进行补偿，这种方式适用于所有谐波源，但其缺点是只能对规定频率的谐波进行补偿，应用范围受限。
并且当受到电网阻抗特性或其他外界干扰，容易发生并联谐振，导致某些谐波被放大进而使滤波器过载或烧毁；而是对整流器装置本身性能进行改造，通过优化控制策略和参数设置，使网侧输入的电压和电流呈现接近于同相位的正弦波，实现单位功率因数运行即功率因数为1。
目前治理谐波和无功主要是采用功率因数校正技术(PFC技术)，由于PWM调制技术引入整流器中，使得整流器能够获得较好的直流电压并且实现网侧电流正弦化，PWM整流技术已经成为治理电网污染的主要技术手段。
三相PWM整流器仿真分析
三相电压型PWM整流器的数学模型和主电路设计摘要传统的整流器一般采用二极管整流或相控整流，这种类型的整流器存在着输入电流非正弦，动态性能受到限制和功率因数较低的缺点。
针对以上的问题，本文首先对三相电压型PWM（Pulse Width Modulation）整流器的工作原理进行了分析并得到系统的数学模型，然后推导出PWM整流器双闭环控制系统的传递函数框图并计算电流调节器和电压调节器的参数，最后通过MATLAB对三相电压型PWM整流器系统进行了仿真。
本文采用开关函数法构建了三相VSR（V oltage Source Rectifier）的Simulink 模型，它是依照变换电路的输入与输出的传递函数建立其模型，与电路的拓扑结构无关。
文中详细地论述了电压和电流控制器、整流器、PWM发生单元等各子系统的Simulink建模，并基于所提出的模型研究了PWM整流系统开环控制和双闭环控制下的运行情况和系统特性。
经过仿真发现仿真结果与理论分析相符，验证了模型的正确性。
通过仿真发现滤波电感和直流侧电容参数对系统的稳态运行至关重要。
从仿真的角度验证了三相PWM整流器比传统的相控整流器具备更加良好的性能。
关键词：三相电压型PWM整流器，数学模型，开环控制，双闭环控制MATHEMATICAL MODEL AND MAIN CIRCUIT DESIGN OF THREE-PHASE VOLTAGE-SOURCE PWM RECTIFIERABSTRACTThe traditional rectifier, diode-bridge rectifier or phase-controlled rectifier, cause input current isn't sinusoidal waveform, low power factor, and dynamic performance is limited. In order to solve these problems, first, the mathematical model of 3-phase PWM VSR was created, second, the block diagram of double closed-loop controlled system for three-phase VSR was established. At the same time, the parameters of current regulator and voltage regulator can be calculated, finally, 3-phase PWM VSR was simulated by MATLAB. Based on the above studies, the simulink based model of 3-phase PWM VSR is obtained by using switching function concept which able to model converter circuits according to its input and output transfer functions. The simulink models of the voltage oriented control, voltage controller, current controller, rectifier and PWM generator are developed in detail, and based on these models can analyze the characteristics and system operation of open-loop control and double closed-loop controlled system. The simulation results verify the rectifying state validity of the proposed method. At last, through circuit simulation, we can find filter inductor and DC side capacitance is very important for system. Finally, we can find the PWM rectifier better than traditional rectifier.Key words:three-phase voltage-source PWM rectifier，open-loop control，double closed-loop controlled system，mathematical model目录1 绪论 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 11.1 PWM整流技术的发展 --------------------------------------------------------------------- 11.2 PWM整流技术的现状 --------------------------------------------------------------------- 21.3 本文所做的主要工作 ---------------------------------------------------------------------- 42 三相电压型PWM整流电路基本原理和数学模型 ----------------------------------------- 52.1 三相电压型PWM整流电路的拓扑结构和理论分析 ------------------------------- 5三相电压型PWM整流电路的拓扑结构--------------------------------------------- 5三相电压型PWM整流电路的理论分析--------------------------------------------- 62.2 数学模型 ------------------------------------------------------------------------------------- 7整流器开关函数的数学模型------------------------------------------------------------ 8三相静止坐标系下的数学模型--------------------------------------------------------- 9两相静止αβ坐标系模型 --------------------------------------------------------------- 11三相电压型PWM整流器dq模型的建立 ------------------------------------------ 12 3 三相电压型PWM整流器控制系统 ---------------------------------------------------------- 163.1 PWM控制基本原理 ----------------------------------------------------------------------- 163.2 PWM整流器的控制方法 ----------------------------------------------------------------- 173.3 三相电压型PWM整流器双闭环控制 ------------------------------------------------ 19电流内环控制----------------------------------------------------------------------------- 21电压外环控制----------------------------------------------------------------------------- 24 4 主电路交流侧电感和电容设计 ---------------------------------------------------------------- 274.1 三相电压型PWM整流器交流侧电感的计算和选择 ------------------------------ 274.2 三相电压型PWM整流器直流侧电容的参数选择 --------------------------------- 304.3 交流侧电流谐波分析 --------------------------------------------------------------------- 335 三相电压型PWM整流器仿真分析 ---------------------------------------------------------- 365.1 三相电压型PWM整流器系统的开环控制 ------------------------------------------ 365.2 三相电压型PWM整流器双闭环控制仿真 ------------------------------------------ 40各个模块的搭建-------------------------------------------------------------------------- 40仿真参数的设置-------------------------------------------------------------------------- 42仿真结果----------------------------------------------------------------------------------- 43仿真分析----------------------------------------------------------------------------------- 45 结论 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 46 致谢 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 47 参考文献----------------------------------------------------------------------------------------------- 48 附件 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 491．绪论随着电力电子技术的迅猛发展，电力电子器件由早期的不可控二极管、半控型晶闸管，发展到后来的全控型器件POWER-MOSFET、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），到目前的IGCT（Integrated Gate Commutated Thyristors）和一体化的IPM （Intelligent Power Module），其开关频率逐步增大，功率等级不断提高，性能更加优异。
三相电压型PWM整流器的研究与设计(1)
图 1-1 Fig 1-1
PWM 整流器的分类
The sorts of PWM rectifiers
虽然分类的方式多种多样，但是基本的分类方法就是将 PWM 整流器分成电压 型与电流型两大类，这是因为电压型 PWM 整流器与电流型 PWM 整流器无论是在 主电路结构、PWM 信号发生或者控制策略等方面都有各自的特点，而且两者存在 电路上的对偶性。任何 PWM 整流器就主电路拓扑而言都可以归类于这两类。
2008年3月5日上海交通大学硕士学位论文学位论文版权使用授权书上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版允许论文被查阅和借阅
上海交通大学 硕士学位论文 三相电压型PWM整流器的研究与设计 姓名：曹檬恺 申请学位级别：硕士 专业：电力电子与电力传动 指导教师：潘俊民 20080101
图 1-2 单相半桥 VSR 拓扑 Fig1-2 Single-phase haF bridge VSR structure
图 1-3 单相全桥 VSR 拓扑 Fig1-3 Single-phase full bridge VSR structure
3
上海交通大学硕士学位论文
第一章 绪论
图 1-4
I
上海交通大学硕士学位论文
Abstract
RESEARCH AND DESIGN ON A THREE PHASE VOLTAGE SOURCE PWM RECTCT
Although the technology of traditional uncontrollable rectifiers(Using Diodes) and phase-controlled rectifiers(Using Thyristors), which are widely and broadly applied, is highly sophisticated, they also bring harmonic current into the grid, consequently deteriorate the power factor and influence the energy quality of power grid . PWM rectifiers get rid of these problems by replacing the semi-controlled and non-controlled switches with full-controlled ones such as Mosfets and IGBTs, and substitute PWM chopping control for phase-controlled and uncontrollable rectification, so it’s easy to eliminate the influence of the rectifiers on the power grid. The key point of PWM rectifiers is to make the grid-side current controllable in both waveform and phase. At first, the development history and current research situation of PWM rectifiers are introduced and the importance of current waveform control is presented. Several different and most widely-used sorts of current control algorithms are introduced and analyzed. Meanwhile a novel PI adjusting direct current control algorithm is proposed. Sequently the system structure, working principles and control methods of three phase voltage source PWM rectifiers are analyzed and the control algorithms mentioned above are simulated in the rectifier system in Matlab/Simulink. Detailed hardware design and parameter calculation are introduced, including the main bridge circuits, the drive circuits, control circuits, and sampling circuits. Then an experiment is carried out and satisfactory experimental results are obtained. The experiment demonstrates that the new modified control method is feasible. At last, the conclusion of the research and the suggestion for future work are presented.
三相高功率因数PWM整流器的研究与设计初探
三相高功率因数PWM整流器的研究与设计初探1. 引言1.1 研究背景随着工业的发展和电力需求的增加，对电力电子设备的性能要求也越来越高。
而功率因数是衡量电力电子设备性能的重要指标之一，高功率因数能降低谐波污染，提高系统的效率。
而三相高功率因数PWM整流器是一种能够有效提高功率因数的电力电子设备。
传统的三相整流器通常采用非控型整流电路，其功率因数较低，会导致系统波动大、功耗高等问题。
而采用PWM技术的三相高功率因数整流器，能够通过控制开关器件的ON/OFF时间来调整输出电压，实现输出电流与输入电压之间的匹配，从而提高功率因数。
研究三相高功率因数PWM整流器的工作原理、设计要点、控制策略、性能评价以及应用前景，对于提高电力电子设备的性能、降低系统的能耗具有重要意义。
本文将初探三相高功率因数PWM整流器的研究与设计，为今后的相关研究提供参考和借鉴。
1.2 研究意义三相高功率因数PWM整流器是目前电力电子领域的研究热点之一，其研究意义主要体现在以下几个方面：三相高功率因数PWM整流器能够提高电能利用率，减少谐波污染，降低系统损耗，提高系统效率。
在工业生产和电力系统中，提高功率因数对于降低电网损耗、减少能源浪费具有重要意义。
三相高功率因数PWM整流器在可再生能源发电系统中有着重要的应用价值。
随着可再生能源发电规模的不断扩大，如风力发电和光伏发电系统，三相高功率因数PWM整流器可以实现能源的有效接入，并且提高系统的整体性能。
三相高功率因数PWM整流器的研究还对电力系统稳定性和可靠性具有积极的促进作用。
通过优化设计和控制策略，可以提高系统对电网负荷变化和故障的响应能力，保障电力系统的运行稳定性。
研究三相高功率因数PWM整流器具有重要的实用意义和深远的应用前景，对于推动电力电子技术的发展和应用具有重要的意义。
2. 正文2.1 三相高功率因数PWM整流器的工作原理三相高功率因数PWM整流器是一种用于工业领域的电力电子设备，其主要功能是将交流电源转换为直流电源，并保持高功率因数。
三相PWM整流器的能量成形控制与仿真研究
三相 电压 型 Ｐ ＷＭ 整流 器具有 交 流侧输 入 电流 正弦 性好 、 率 因数 高 、 量 双 向流动 、 流 电压脉 动 小 功 能 直 等优 良特性 。近年 来 ， 些 先 进 的控 制 策 略 ， 反馈 线 性 化 控制 ＿ 、 一 如 １ 滑模 变 结 构 控制 ］ 无 源性 控 制 等 方 ］ 、 法 ， 应用 到这 一领 域并 取得 了许 多重 要成 果 。随着 非线 性控 制理 论 的发展 ， 于能 量成形 的端 口受 控 哈密 被 基
作 者 简 介 ： 玉 良（９ ３一 ， ， 东 烟 台 人 ， 士 研 究 生 ， 究 方 向 为 功率 变 换 器 与 电机 系 统 的非 线 性 控 制 。 唐 １８ ） 男 山 硕 研
Ｅｍａｌ０ ３ ｙ ｌ ｎ ＠ １ ３ ｃ ｒ ｉ： ５ ２ ｕｉ ｇ ａ ６ ．ｏ ｎ
２
青岛大学 学报 （ 程技术版 ） 工
了一些 成果 。本 文是 在 前 期 研 究 成 果 的 基 础 上 ， 三 相 电压 型 Ｐ 对 ＷＭ 整 流 器 的 控 制 进 行 了研 究 ， 现 了 实
Ｐ ＷＭ 整 流器 的功 率 因数为 １以及输 出 电压 的 恒值 控 制 ， 将 为功 率 变 换器 的非 线 性控 制 提 供新 的途 径 和 这
顿控制 受 到高 度重 视 ， 主要特征 是被控 系统具 有端 口受控 哈密顿 （ Ｃ 其 Ｐ Ｈ， ｏｔ ｏ ｔｏ ｅ ｍｉｏ ｉ ） Ｐ ｒ Ｃ ｎｒｌ ｄＨａ ｌ ｎ ｎ 结 － ｌ ｔ ａ
构， 根据 Ｐ Ｈ 系 统特 有 的反馈 镇定 方法 ， 系统 的控制 器设 计 与稳定 性分 析更 加容 易 。 Ｃ 使 基 于互 联 和阻尼 配置 的 能量成 形方 法 ， 我们 曾研 究 了 Ｂ ｃ — ｏ ｓ 变 换器 ＿ 、 ｕ ｕ ｋＢ ｏｔ ６ Ｃ ｋ变换 器 ｌ 的控 制 ， 得 ］ ７ 取
三相PWM整流器的仿真设计与改进
会 因外部或其他 的电磁 干扰 等问题导致桥 臂直通 ， 进而有可 能烧毁 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ的问题 ， 本 文提 出了改进型 三相 Ｐ ＷＭ 整流器 ， 在 电
路 中增加一个二极管 ， 当桥臂直通时 ， 输 出电容 与直通桥臂 的 受到威胁 。通 过 Ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ仿 真 验证 ， 对 比传统三相 Ｐ ＷＭ整流器与改进后 的三相 Ｐ ＷＭ 整流器的仿真结果 ， 验证 了改进后 的三相 Ｐ ＷＭ整流器 的优越性 。实
ｔ ｈ ｒ ｅ ａ ｔ ｅ ｎ ｅ ｄ． Ｔｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ～ｐｈ ａ ｓ ｅ ＰＷ Ｍ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｉｅ ｆ ｒ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ —ｐ ｈａ ｓ ｅ ＰＷ Ｍ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｉｅ ｆ ｒ ａ ｒ ｅ ｖ ｅ ｉｆ ｒ ｉｅ ｄ ｂ ｙ Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ． Ｔｈ ｅ ｓ ｕ ｐ ｅ ｉｏ ｒ ｒ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ—ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ＰＷ Ｍ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｉｅ ｆ ｒ ｉ ｓ ｖ ｅ ｉｆ ｒ ｉｅ ｄ． Ｔｈ ｅ ｅ ｘ —
ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ，ｉ ｎ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ａ ｄ ｉ ｏ ｄ ｅ ｉ ｓ ａ ｄ ｄ ｅ ｄ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｎ ａ ｌ ｏ ｏ ｐ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｏ ｒ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ
廖 文彪 ， 陈文元
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PFC用三相高频PWM整流器的仿真研究院系：机电与自动化学院专业班：电气姓名：学号：指导教师：2012年5月PFC用三相高频PWM整流器的仿真研究PFC with high-frequency three-phase PWM rectifier simulation study摘要由于谐波电流可能会引发器件的误动作，干扰相邻的电子电气设备，导致变压器和电机等相关设备出现过热现象；同时也增大了能量的损耗。
考虑到以上的问题，本文主要用三相高频PWM整流器进行仿真，其目的是为了提高功率因素。
首先，分析了谐波电流的危害、以及低功率因素的原因，表明提高功率因素的意义以及如何实现PFC；其次，对电路结构及其控制原理的向量分析、控制方案的实现和功率因素校正器的设计，这其中包括了前馈电压环节(Fcn(qk))的设计、电压反馈环节(Fcn(bk))的设计和电流环（Fcn(I)）的设计；最后，用仿真软件MATALAB7.0 进行原理仿真。
采用上述控制策略，完全可以做到使输入电流与箱入电压同相。
提出了一种三相降压式电容输入多谐振功率因数校正(PFC)电路，并且分析了多谐振PFC的工作原理，采用单相时变简化分析模型，推导了电路元件电压、电流约束关系，绘制了实用的PFC设计曲线。
仿真及样机实验结果表明：本文提出的设计方法正确，软开关技术有效；克服了准谐振PFC存在的开关电流峰值大、直流输出纹波大的不足，较好地解决了PFC实用技术存在的问题。
关键词：谐波电流功率因素整流器MATALABAbstractDue to harmonic currents may trigger device malfunction, interference between adjacent electrical and electronic equipment, led to the transformer and motor and other related equipment overheating; but also increases the energy loss.Considering the above problems, this paper uses the three-phase high frequency PWM rectifier simulation, its purpose is to improve the power factor.First of all, analysis of the harmonic current and low power factor, the harm that causes, improve the power factor and the significance of how to realize PFC; secondly, the circuit structure and control principle of vector analysis, control scheme and the realization of power factor corrector design, including the feedforward voltage link (Fcn (QK)). Design, voltage feedback (Fcn (BK)) and the design of current loop (Fcn (I)) design; finally, using simulation software MATALAB7.0 principle simulation.By adopting the control strategy, can make the input current and voltage phase into the box.Put forward a kind of three-phase step-down capacitor input multiple resonant power factor correction (PFC) circuit, and an analysis of multiple resonance principle of PFC, single variable model analysis, deduced the circuit element voltage, current constraint relations, rendering the utility of PFC design curve.Simulation and experimental results show that: the method presented in this paper is correct, the soft switch technology effectively; overcome the resonant PFC presence switch peak current, DC output ripple is insufficient, can solve the practical problems of the technology of PFC.Key words：harmonic current Power factor Rectifier MATALAB目录摘要 (I)Abstract................................................................................................................................. I I 绪论 (1)1 功率因数在电源变换系统中的意义 (2)1.1 功率因数在电源变换系统中的意义 (2)1.1.1 伺服电源系统之典型结构框图 (2)1.1.2 低功率因数的几种原因 (2)1.1.3 功率因数PF的完全定义 (3)1.2 提高功率因数的意义 (3)1.2.1 谐波电流的危害 (3)1.2.2 实际成本的加大 (3)1.2.3 能量损耗增大 (3)1.3 改善功率因数 (4)1.3.1 功率因数校正的目标 (4)1.3.2 PFC的实现 (4)1.3.3 有源PFC之功能框图 (4)1.3.4 选择合适的PFC拓扑电路 (4)2 电路结构及其控制原理的相量分析 (5)2.1 主电路结构 (5)2.1.1 高频整流器主电路结构 (5)2.1.2 主电路原理等效电路 (6)2.1.3 主电路向量分析 (8)3 控制方案的实现 (9)3.1 控制系统的框图主电路结构 (9)3.1.1 控制系统框图结构 (9)3.2 PFC升压转换器的结构 (11)3.2.1 电流型PFC电路的工作过程 (12)3.2.2 电流型PFC电路的波形分析 (13)4 功率因数校正器的设计 (15)4.1 PFC(功率因数校正器)的MATLAB设计 (15)4.1.1 PFC控制原理 (15)4.1.2 PFC的MA TLAB设计举例 (16)4.2 前馈电压环节(Fcn(qk))的设计 (16)4.2.1 前馈电压环节(Fcn(qk))的原理分析 (16)4.2.2 前馈电压环节(Fcn(qk))的参数分析 (16)4.3 电压反馈环节(Fcn(bk))的设计 (17)4.3.1 电压反馈环节(Fcn(bk))环节的原理分析 (17)4.3.2 电压反馈环节(Fcn(bk))环节的参数分析 (17)4.4 电流环（Fcn(I)）的设计 (18)4.4.1 电流环（Fcn(I)）环节的原理分析 (18)4.4.2 电流环（Fcn(I)）环节的参数 (19)5 PFC的SIMULINK仿真电路及波形 (19)5.1 SIMULINK仿真电路 (19)5.1.1 前馈电压环节(Fcn(qk))的方框图 (19)5.1.2 SIMULINK仿真电路建模 (20)5.2 PFC(功率因数校正器)的仿真设计 (20)5.2.1 SIMULINK仿真电路设计指标 (20)5.2.2 SIMULINK仿真PFC电路框图 (21)5.2.3 SIMULINK仿真升压电路框图 (21)5.2.4 SIMULINK仿真补偿电路框图 (22)5.2.5 SIMULINK仿真结果 (22)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)绪论由近年来，随着电子技术的发展，各种办公自动化设备，家用电器，计算机被大量使用。
这些设备的内部都需要一个将市电转化为直流的电源部分。
在这个转换过程中，由于一些非线形元件的存在，导致输入电流电压虽然是正弦的，但输入的交流电流却严重畸变，包含大量谐波。
而谐波的存在，不但降低了输入电路的功率因数，而且对公共电力系统产生污染，造成严重的电路故障。
正因为如此许多国家制定了相应的技术标准，用以限制谐波电流的含量。
例如IEC 555-2﹑IEC 61000-3-2﹑EN 60555-2﹑GB/T 4549-1993等标准，规定了允许用电电气设备产生的最大谐波电流。
由此可见，由此可见消除谐波电流和提高功率因数有非常重要的意义。
另外，功率半导体制造技术、微电子技术、计算机技术及控制理论的不断进步，带来了电力电子技术在器件应用上和能量变换应用上的日趋成熟，从而也引发了电源系统的历史性革命，使得高频开关电源取代传统线形电源成为不可逆转的趋势，尤其是大型通讯基站、发电厂、变电所等应用场合，对大容量的直流电源系统的功率密度和系统的可靠性也提出了越来越高的要求。
我国通信业的迅速发展极大地推动了通信电源的发展，开关电源在通信系统中处于核心地位，并已成为现代通信供电系统的主流。
传统的可控硅相控稳压电源不仅体积庞大，重量笨重，而且输出纹波大，动态响应差，效率低，已不能满足通信高频开关电源以其效率高，体积小，重量轻等优点已逐渐取代可控硅相控稳压电源。
随着大规模集成电路的发展，要求电源模块实现小型化，因而需要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构，这就对高频开关电源技术提出了更高的要求。
分析可知，输入电流波形发生了严重的畸变，含有大量的谐波，虽然三相不可控整流电路的相移因子cosφ1近似为1，但畸变因子υ很低，使得总的功率因数PF=υcosφ1很低，一般为0.6—0.7。
而晶闸管相控整流电路的相移因子cosφ1比不可控整流时低，输入电流畸变程度更大，功率因数PF值比不可控整流电路更低。
因此，整流电路尤其是三相整流电路的功率因数的提高对治理电网的谐波提高供电电能质量具有重要的意义。