整流器件的谐波抑制仿真
三相电压型SVPWM整流器仿真研究
三相电压型SVPWM整流器仿真研究一、概述随着电力电子技术的快速发展，三相电压型SVPWM（空间矢量脉宽调制）整流器作为一种高效、可靠的电能转换装置，在新能源发电、电机驱动、电网治理等领域得到了广泛应用。
SVPWM技术以其独特的调制方式，能够实现输出电压波形的高精度控制，提高整流器的电能转换效率，降低谐波污染，成为现代电力电子技术的研究热点。
三相电压型SVPWM整流器的基本工作原理是通过控制整流器的开关管通断，将交流电源转换为直流电源，为负载提供稳定、可靠的直流电能。
在SVPWM调制策略下，整流器能够实现对输入电压、电流的高效控制，使电网侧的功率因数接近1，从而减小对电网的谐波污染，提高电能质量。
为了深入了解三相电压型SVPWM整流器的性能特点，本文将对其仿真研究进行深入探讨。
通过建立整流器的数学模型，利用仿真软件对其进行仿真分析，可以直观地了解整流器在不同工作条件下的运行特性，为实际工程应用提供有力支持。
仿真研究还可以为整流器的优化设计、参数选择等提供理论依据，推动三相电压型SVPWM整流器技术的进一步发展。
三相电压型SVPWM整流器作为一种高效、可靠的电能转换装置，在现代电力电子技术中具有重要的应用价值。
通过仿真研究，可以深入了解其性能特点，为实际应用提供有力支持，推动相关技术的不断发展。
1. 研究背景：介绍三相电压型SVPWM整流器的研究背景及其在电力电子领域的应用价值。
能源转换效率的提升：在当前的能源结构中，电力是最主要的能源形式之一。
电力在传输和分配过程中往往存在损耗和污染。
三相电压型SVPWM整流器作为一种能够实现AC（交流）到DC（直流）高效转换的装置，能够显著提高能源转换效率，降低能源浪费，从而满足日益增长的能源需求。
电网稳定性的改善：随着可再生能源的快速发展，电网的稳定性问题日益突出。
三相电压型SVPWM整流器具有快速响应和精准控制的特点，能够有效地改善电网的电能质量，提高电网的稳定性。
基于matlab谐波抑制的仿真研究(毕设)
如果将整流相数增加到12 相，则5 次谐波电流下降到基波电流的4.5%，7 次谐波电流下降到3%。
除了可对整流器本身进行改造外，当有多台相同的6 脉动换流器同时工作时，可以用取自同一电源的换流变压器二次绕组之间适当的移相，以达到提高整流脉动数的目的。
（2）采用交流滤波装置。
采用交流滤波装置在谐波源的附近就近吸收谐波电流，以降低连接点处的谐波电压。
滤波装置是由电阻、电感、电容等元件组成的串联谐振电路，利用其串联谐振时阻抗最小的特性，消除5、7、11 次等高次谐波。
在运行中滤波器除了能起到滤波作用外还能兼顾无功补偿的需要。
（3）抑制快速变化的谐波。
快速变化的谐波源（如电弧炉、电力机车、晶闸管供电的轧钢机和卷扬机等）除了产生谐波外，往往还会引起供电电压的波动和闪变，有的（如电气化铁道的机车，处于熔化期的电弧炉等）还会造成系统电压三相不平衡，严重影响公用电网的电能质量。
抑制快速变化谐波较全面的技术措施就是在谐波源处并联装设静止无功补偿装置，可有效减小波动谐波源的谐波量，同时，可以抑制电压波动、闪变、三相不平衡，还可补偿功率因数，目前技术上较成熟。
（4）避免并联电容器组对谐波的放大作用。
在电力系统，中并联电容器组可以改善无功，起改善功率因数和调节电压的作用。
当有谐波源时，在一定的参数下，电容器组会对谐波起放大作用，危及电容器本身和附近电气设备的安全。
因此可采取改变电容器的串联电抗器，或将电容器组的一些支路改为滤波器，还可以采取限定电容器组的投入容量，避免电容器对谐波的放大。
（5）LC无源滤波法。
LC无源滤波器是一种常用的谐波补偿装置。
它的基本工作原理是利用LC谐振回路的特点抑制向电网注入的谐波电流。
当谐振回路的谐振频率和其中一高次谐波电流频率相同时，则可将该次谐波电流滤除，使其不会进入电网。
多个不同谐振频率的谐振回路可溥除多个高次谐波电流，这种方法简单易行。
（6）采用有源电力滤波器APF（Active Power Filter）。
500kV圭山变电站12脉波整流融冰装置谐波抑制的分析研究
500kV圭山变电站12脉波整流融冰装置谐波抑制的分析研究摘要：2018年云南平均气温突破了历史同期最低记录，冰灾后，直流融冰技术在省内电力行业中得到了广泛应用，可控整流技术带来的谐波问题也随之而来，本文结合现有对高压直流输电谐波的理论研究成果,通过对云南500kV圭山变电站12脉波整流融冰装置交流侧的典型波形进行了统计分析,整理出直流融冰系统交流侧谐波存在的一些特点,分析研究后提出治理方案,为以后新建厂站的直流融冰装置进行滤波设计时提供参考。
关键词：直流融冰；谐波；仿真统计；分析研究；治理引言入网整流融冰设备的谐波源主要是晶闸管整流器，晶闸管整流器即使在理想状态下运行（即三相交流系统完全对称，直流换流电抗等于零）时，整流变二次绕组也会流过全方波电流，对应的一次绕组流过梯形波电流，其电流波形发生畸变，对于三相全控桥12脉波整流器，变压器原边及供电线路中含有11、13、23次等高次谐波电流，而三相交流系统很难完全对称，造成谐波成分更复杂，电压与电流波形发生畸变更严重，注入电网后将对电气设备产生危害，所以必须采取措施有效抑制谐波注入电网。
为满足整流融冰装置投入后，圭山变电站500kV、220kV侧母线电压谐波总畸变率小于2.0%，35kV侧母线电压谐波总畸变率小于3.0%的入网要求，根据系统条件进行分析研究，保证融冰设备符合入网条件。
1.直流融冰装置回路结构500kV圭山变电站直流融冰装置主回路结构采用12脉动整流方式，由整流变压器、晶闸管换流器、平波电抗器组成，经过站内35kV侧Ⅲ段母线接入系统，见下图。
其中，融冰装置额定输出容量60MW，额定电流4500A，额定电压13.45kV；整流变额定容量70/35/35MVA，额定电压35±2x2.5%/5.5/5.5kV，短路阻抗Ud1-2 = Ud1-3=20%，接线方式D-d-y11；平波电抗器电感值8mH，额定电压35 kV，额定电流4500A。
三相电压型PWM整流器的仿真讲解
摘要为了解决电压型PWM整流器直接功率控制系统主电路参数设计问题,根据整流器在dq 两相同步旋转坐标系中的数学模型建立了其功率控制数学模型.基于功率控制数学模型,结合整流器直接功率控制系统的特点,推得交流侧电感是由功率、功率滞环比较器环宽及开关平均频率决定的;直流侧直流电压是由交流电压、电感及负载决定的;突加负载时直流侧电容是由直流电压波动、功率、电感及负载决定的.根据上述影响主电路参数的诸多因素,提出交流侧电感、直流侧电压及直流侧电容的设计方法.计算机仿真和实验证明了本文提出的设计方法是可行的.关键词PWM整流器; 直接功率控制; 直流电压; 交流侧电感; 直流电容目录1 电压型PWM整流器 (2)1.1电压型PWM整流器拓扑结构及数学模型 (3)1.2 电压型PWM整流器DPC系统结构及原理 (3)2 电压型PWM整流器DPC系统主电路参数设计 (5)2.1 交流侧电感的选择 (5)2.2 直流侧直流电压的选择 (6)2.3 直流侧电容的选择 (7)3 电压型PWM整流器DPC系统仿真与实验 (9)3.1 系统主电路参数设计 (9)3.2 系统仿真 (9)3.3 系统实验 (10)4 总结与体会 (12)参考文献 (13)1电压型PWM 整流器1.1电压型PWM 整流器拓扑结构及数学模型电压型PWM 整流器主电路拓扑结构如图1所示.图中a U ，b U ,c U 为三相对称电源相电压,,a b c i i i 为三相线电流;,,a b c S S S 为驱动整流器开关管(绝缘栅双极型晶体管IGBT)开关函数;jS 定义为单极性二值逻辑开关函数,jS =1(j=a,b,c)则上桥臂开关导通,下桥臂开关关断,jS =0下桥臂开关导通,上桥臂开关关断；dc U 为直流电压;R,L 为滤波电抗器的电阻和电感;C 为直流侧电容;RL 为负载;,ra rb rc U U U 为整流器的输入相电压;L i 为负载电流。
电气化铁路谐波仿真及抑制措施分析
电气化铁路谐波仿真及抑制措施分析何国军【摘要】介绍了交-直型电力机车牵引主电路整流器原理和交-直-交型电力机车三电平PWM整流原理.运用Maflab/Simulink仿真软件建立了交-直型和交-直-交型电力机车谐波仿真模型,分别对其谐波进行了仿真分析,总结分析了其谐波特性,并给出了电气化铁路谐波抑制的措施.仿真分析结果对电气化铁路谐波分析与抑制具有实际工程应用参考价值.【期刊名称】《电气开关》【年(卷),期】2017(055)001【总页数】4页(P60-62,78)【关键词】谐波仿真;抑制措施;滤波器;电气化铁路【作者】何国军【作者单位】中铁第五勘察设计院集团有限公司,北京102600【正文语种】中文【中图分类】TN713近些年来随着我国电气化铁路的快速发展，电气化铁路牵引供电系统中产生的谐波随之也受到了广泛的关注。
这些谐波如果不能及时得到治理，注入到电力系统中后，将会对电网造成危害，危及电力系统的安全稳定运行[1-2]。
针对目前电气化铁路线主要运行的交-直型电力机车与交-直-交型电力机车，分别建立了其谐波仿真模型，对其网侧谐波进行仿真分析、总结分析了其谐波特性，并给出了电气化铁路谐波抑制的措施。
仿真分析结果对电气化铁路谐波分析与抑制具有实际工程应用参考意义。
2.1 交-直型机车牵引主电路原理选取了SS9交-直型电力机车，其牵引主电路如图1所示[3]。
其牵引绕组a1-x1、a2-x2电压有效值均为686.8V，其中a1-b1、b1-x1均为343.4V，与其相应的整流器构成了三段桥不等分整流桥电路。
SS9型电力机车三段不等分整流桥的工作顺序如下[3]：首先投入四臂桥a2-x2段，整流电压由0逐渐增大至1/2Ud。
再投入六臂桥a1-b1段，整流电压在1/2Ud～3/4Ud之间调节。
最后投入六臂桥b1-x1段，整流电压在3/4Ud～1Ud之间调节。
2.2 交-直型电力机车谐波仿真仿真过程中，主要考虑电机的反电动势和整流桥触发角α的大小。
三相三电平VIENNA整流器的仿真分析
PWM Full-Bridge Three-phase Rectifiers[C].IEEE Power Electronics Specialists Conference. 2002,2:915-920.
85ms
90ms
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图 5 VIENNA 整流器三相相电流波形
100ms
400
200
0
-200
-400 60ms I(L1)
65ms I(L2)
70ms V(Va:+,L1:2)
75ms
80ms Time
85ms
90ms
95ms
100ms
图 6 VIENNA 整流器 A 相电感两端电压波形
500V
5
[3] Johann W. Kolar, Uwe Drofenik, Franz C. Zach. VIENNA Rectifier II—A Novel Single-Stage
High-Frequency Isolated Three-Phase PWM Rectifier System[J]. IEEE Trans ON Industrial Electronics.1999,46(4):674-691.
4. 结论
本文分析了VIENNA整流器的工作原理，在Matlab语言和Pspice仿真环境下建立了仿真模 型，对三电平VIENNA整流器进行了系统仿真，仿真结果显示VIENNA整流器具有功率因数接近 一，谐波可控制，输出直流电压可调等特点。从工程上看，其电路控制简单、开关器件少、 低成本、低损耗。
多重化整流电路的MATLAB仿真和谐波分析
464
电
力
学
报
第 23 卷
15° , 可构成串联 4 重联结电路, 此电路为 24 脉冲整
流电路。 这里不再给出具体电路
[ 1, 5 ]
。
具 ( Pow erSystem B lock set ) 可用于电力电子电路和 系统仿真, 文中的模型就是基于该工具箱建立的。
当负载为阻性负载, 负载电流的谐波含量与输 出电压相同, 当负载为感性时, 由于电感的滤波作 用, 负载电流的波动更小, 谐波含量更少。
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2 多重化整流电路的仿真
由于 2 重并联联接和 2 重串联联接波形完全相 同, 而3 重、 4 重等多重联结时的谐波规律雷同。 限于 篇幅的原因, 只给出 2 重串联联接的 12 脉冲整流电 路的仿真模型。本文在M A TLAB 环境下对 12 脉波 整流路进行仿真,M a t lab6. 5 版本中的电力系统工
图 1 并联联结的 12 脉冲整流电路的原理图
1 多重化整流电路的结构
整流电路的多重连结有并联多重连接和串联多 重联结。 图 1 给出了将两个整流电路并联联接而成 的电路原理图。 图 2 给出了将两个三相全控桥整流 电路串联联结而成的电路原理图。 图 1 的并联联结 电路与图 2 的串联联结电路相比, 多使用了一个平 衡电抗器, 其作用为平衡两组整流器的电流, 保证任 一瞬间每组三相桥电路同时工作。 在整流 2 重联结时, 利用变压器二次绕组接法 的 不同, 使两组三相交流电源间相位错开 30° , 从而 使输出整流电压在一个电源周期中脉动 12 次, 故两 电路均为 12 脉冲整流电路。整流变压器二次绕组分 别采用星形和三角形接法, 为保证两组电压的大小 相 等, 变 压 器 一 次 绕 组 和 二 次 绕 组 的 匝 数 比 为
PWM整流器在电网谐波抑制中的应用研究
毕业论文课题名称:PWM整流器在电网谐波抑制中的应用研究学生姓名与学号:郭壮*********所在院系: 电气信息工程学院专业年级: 电气工程及其自动化2012级专升本指导教师及职称: 王化冰副教授平顶山学院教务处制第1章绪论1．1背景和意义电能的使用是衡量一个国家科学技术与经济发展水平的重要标志之一，随着电力电子技术的发展，电力网络负荷的急剧加大，非线性负荷容量的不断增长，电网中出现了电压电流波形畸变、电压波动与闪变，以及三相不平衡等电能质量问题。
理想状态的公用电网是以恒定的频率，标准的电压和正弦波形对用户供电，但因为非线性电力负荷的大量应用，产生了大量的谐波电流、谐波电压和无功，引发了各种问题，如损耗增加、效率降低、噪声和过压过热等，严重恶化了电力生产环境。
于是各国的电力科技人员对谐波抑制和无功补偿这方面的课题研究产生了浓厚的兴趣。
并且随着电力电子技术的飞速发展，在这方面取得了一些突破性发展，其中美日两国的科研人员取得了巨大的成就，而国内目前多处在起步阶段；另外从维护绿色环境的角度来看，无谐波就是电力系统环境“绿色”的主要标志之一，所以该研究是很有实际意义的。
1．2国内外研究与发展现状传统的谐波抑制方法是使用LC滤波器，但其损耗大，参数易变，不能动态补偿等缺点已不能满足电能质量的要求。
动态抑制谐波，补偿无功的新型电力电子装置有源电力滤波器(APF)成为近些年来研究的热点。
APF是在1971年由Sasaki．H最早提出。
1982年世界上第一台并联型有源滤波器投入工业应用；1987年Takeda等提出串联APF 加并联无源滤波器的混合有源电力滤波器(HAPF)；1988年，F．Z．Peng等提出串联APF加并联无源滤波器的HAPF；1990年，H．Fujit等提出APF与无源滤波器相串联的HAPF；1994年，H．Akagi等提出串联APF和并联APF的HAPF等等。
最近又有人提出统一电能质量调节器(UPQC)，结合并联有源电力滤波器和串联有源电力滤波器的优点，综合改善电能质量。
用simulink对三相桥式全控整流电路仿真和谐波分析
新能源与动力工程学院用simulink对三相桥式全控整流电路仿真和谐波分析专业电力工程与管理班级电力工程与管理1101姓名李宁军学号201110844指导教师董海燕2014年11 月2日用simulink 对三相桥式全控整流电路仿真和谐波分析摘要：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，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、负载情况下进行了仿真分析，既进一步了解三相桥式全控整流电路的工作原理，同时进行了FFT 谐波分析，这对于评估电力电子装置对电网的危害和影响有非常重要的作用。
对三相桥式全控整流电路交流侧产生的谐波进行仿真分析，从而证明了仿真研究的有效性在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。
1. 工作特点和电路的构成：三相桥式全控整流电路原理图如图1所示。
它由三相半波共阴极接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共阳极接法(VT1，VT6，VT2)的串联组合。
其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通，构成电流通路，因此为保证电路启动或电流断续后能正常导通，必须对不同组别应到导通的一对晶闸管同时加触发脉冲，所以触发脉冲的宽度应大于π／3的宽脉冲。
宽脉冲触发要求触发功率大，易使脉冲变压器饱和，所以可以采用脉冲列代替双窄脉冲；每隔π／3换相一次，换相过程在共阴极组和共阳极组轮流进行，但只在同一组别中换相。
整流器件的谐波抑制仿真
整流器件的谐波抑制仿真发表时间：2014-12-02T10:24:03.560Z 来源：《价值工程》2014年第7月上旬供稿作者：张卫芳[导读] 随着电力电子技术的迅速发展和电力电子装置的应用越来越广泛,电磁环境受到严重的污染。
Harmonic Suppression of Rectifier Device Simulation张卫芳淤ZHANG Wei-fang曰宋红超淤SONG Hong-chao曰宋振洋于SONG Zhen-yang（淤黑龙江科技大学电气控制工程学院，哈尔滨150022；于齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司，齐齐哈尔161000）（淤Institute of Electrical and Control Engineering Technology，Heilongjiang University of Science and Technology，Harbin 150022，China；于Qiqihar Railway Rolling Stock Co.，Ltd.，Qiqihar 161000，China）摘要院电力有源滤波器能够解决电力系统中非线性负载引起的谐波污染问题。
阐述了有源滤波器的基本原理，建立了Matlab/Simulink 仿真模型并且进行了详细的仿真分析。
仿真实验结果表明，有源滤波器具备很好的补偿特性。
Abstract: The use of nonlinear loads in power system make harmonic pollution，in order to solve the harmonic pollution, active powerfilter is used. This paper introduces the basic principles of active filter, and establishs a Matlab / Simulink simulation model and analysis.The results show that the active filter has good compensation characteristic.关键词院谐波；有源滤波器；Matlab/Simulink Key words: harmonic；active power filter；Matlab/Simulink中图分类号院TM71 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）19-0057-020 引言随着电力电子技术的迅速发展和电力电子装置的应用越来越广泛,电磁环境受到严重的污染,电网谐波污染问题成为一个非常严峻问题。
12脉波整流电路MATLAB_Simulink仿真及谐波分析
图 5 移相 30°串联 2重联结电路电流波形
将 iA 进行傅里叶分析 ,展开见式 (1)
iA
=
43 π
Id
[
sinωt
-
1 11
sin11ωt
-
1 13
sin13ωt
+
1 sin23ωt + 1 sinωt -
23
25
…
=
43 π Id
sinωt
+
∑ 4 3
π
Id
n = 12k ±1
(-
1) i sinnωt
12 脉动整流 电路 的与 6 脉 动整 流电路 的 THD (谐波失真 )对比见图 6。
4 结论
从以上分析可以看出 ,采用 12脉波整流的联 结方法可以很好地抑制 6脉波整流电路中某些特 定次数的高次谐波 ,有效的提高系统的功率因数 , 因此在大容量整流电路中特别是在钢厂电力系统 中有着重要的应用 。
摘 要 :以 12脉波整流电路为研究对象 ,利用 M atlab2Simulink建立模型对其进行仿真 ,并对其产生谐波电流 进行分析和计算 ,阐述了其消谐原理 。并将其与 6脉波整流电路进行了分析对照 ,证明了 12脉波整流电路消 谐的有效性 。 关键词 :整流装置 ;谐波 ;谐波失真 ;仿真 作者简介 :张文斌 ,从事机电工程与自动化研究 。 中图分类号 : TM762 文献标识码 : A 文章编号 : 100129529 (2008) 0420070203
整流变压器一次侧a2之和其波形见图5c30串联2重联结电路电流波形11sin11t13sin13t23sin23t25sintth17th19th谐波因相互抵消而被消除a相电流只含有12k1次谐波电流可以消除6脉动整流电路中的7等次数的谐波大大减少了电网中的谐波含量其与6脉动整流电路中的各次谐波幅值对比见表16脉动与12脉动整流电路各次谐波含量对比harmonics1113171923251412pluse1712脉动整流电路的与脉动整流电路的thd谐波失真对比见图612脉动与6脉动整流电路的thd对比由仿真波形和表1的对比关系看出由于采用了移相变压器th17th19th谐波相互抵消只剩下11th13th23th25th谐波相比6脉动整流电路而言12脉动整流电路可以很好的抑制某些特定次数的谐波同时由图6可得12脉动较6脉动的谐波失真更小12脉动整流电路的优势更为明显
晶闸管整流装置的谐波及抑制措施
则 :整流装置最大理想空载电压 U + 6 (1 - 10b0)
Us
=
1092
+ 1
70 + 10.
-
5 100
92
= 1235V
其中 :
b = 5 ,是考虑网侧电压下降 5 %的因数
那么 :
co samin
=
1.
U di 35U2l
=
1
.
1235 35 ×1005
= 0. 91
最有效的方法 。滤波器接线方式如图 5 所示 。
图 5 滤波器的接线方式
从单调谐波器的工作原理可知 :单调谐波器在 电网中工频基波作用下 ,滤波通道的基波容抗 XC1 远大于基波感抗 XL1 ,即 Xc1 > > XL1 ,即在基波作用 下 ,滤波通道阻抗呈容性 。
例如 :对于 5 次谐波通道 : XC1 = 25XL1 对于 7 次谐波通道 : XC1 = 49XL1 ……
1. 1 晶闸管整流设备的概况
我公司整流所现装备 4 组整流直降机组 ,4 台 整流变压器参数如下 :
型 号 : ZHSFP : UN : 115kV/ 1005V ; SN = 49588kVA IN :249. 74/ (2 ×14280) A
接线方式 : Yn/ d5 d11 ;Ud = 10. 84 % ; IΦ = 0. 23 % IN
1 晶闸管整流装置的谐波分析
谐波电流注入电网 ,使供电系统各处电压产生 谐波分量 ,有可能和供电系统形成并联谐振或串联 谐振 ,所在在供电系统接入大功率的整流装置之前 , 应进行谐波分析 ,预测谐波量的大小及产生的危害 , 并提出相应的抑制措施 。
整流装置所产生的谐波 ,有特征谐波和非特征 谐波之分 。特征谐波是指整流装置运行在正常条件 之下所产生的谐波 ,所谓正常条件是指 : ⑴ 网侧电 压各相对称且为正弦波 ; ⑵ 变压器 、整流臂 (阀) 的 参数和整流延迟角也对称 ; ⑶直流侧电流为理想恒 定值 。特征谐波具有离散性的幅值频谱 ,可利用数 学方法进行比较准确的计算 。本文中所讨论 、分析 的谐波均是指特征谐波 。下面以我公司整流直降工 程中的整流装置为例来分析晶闸管整流装置产生的 高次谐波的特征 。
地铁24脉波整流机组的仿真及谐波电流分析_董海燕
ac ac ac
图 ２ 阀侧电压相量图
铁线 24 脉波整流机组的参数(整流变压器采用干式四线圈形
式 ，整 流 变 压 器 的 额 定 功 率 为 3 450 kW，电 压 比 为 35 kV/
1 180 V，空载电压 1 640 V，额定电压 1 500 V)，依次设置模型
参数[3]。
图 ３ ２４ 脉波整流机组主电路仿真模型图
图 6 为 24 脉波直流侧电流波形 (假设输出负载设为阻
性，其电压和电流 波 形 相 同 )， 其 表 达 式 id=Idmcosωt， 周 期 ωT=π/12，可以求出直流电流均方根值为：
I
−
12 p
−
I
cos − t ?
1 ? 6 sin p I 2 p 12
(1)
直流电流平均值 Id 为：
1 500 1 400
谐波电流，且通过仿真分析，更加直观地体现了电网侧和直流侧谐波电流特点。结果表明：采用 ２４ 脉波整流机组，网侧
电流谐波含量大大降低，减少了对电网的污染，同时输出直流电压的纹波系数较小，从而体现了地铁直流牵引供电系
统中采用 ２４ 脉波整流机组的优越性。
关键词：地铁；２４ 脉波整流机组；仿真；谐波电流
中图分类号：ＴＭ ９２２．３
波，就可以减少地铁供电系统 110 kV 侧注入公用电网的谐波 量。
由于二极管的阻断作用，在整流变压器绕组中流过的是 近似正弦波，是由基波电流和高次谐波电流组成。直流侧输出 电流是脉动直流，而馈入电网的电流则是含有谐波的非正弦
电流。这里采用傅里叶分解对直流侧电流和注入电网的电流 进行了谐波分析。
３．１ 直流侧电流谐波分析
收稿日期：２ ０ １ ０ － １ ２ － １ ２ 基金项目：甘肃省自然科学基金（０９６Ｒ ＪＺＡ ０９２）；甘肃省高等学校 基本科研业务费专项资金资助 作者简介：董海燕（１ ９ ８ ７ —），女，甘肃省人，硕士生，主要研究方向 为电力电子与电力传动。
仿真PWM整流器的Matlab仿真研究
仿真PWM整流器的Matlab仿真研究摘要：随着绿色能源技术的快速发展，不可控整流引起的电磁干扰和谐波污染已经成为日益严重的问题。
本文介绍了PWM整流器的工作原理，并阐述新型的控制方法———自抗扰控制的原理，利用自抗扰控制来取代PWM 整流器的电压外环控制，以取得更优效果；最后利用Matlab 提供的电力电子工具箱在Simulink 仿真环境下进行了仿真实验，验证系统的正确性和可行性。
关键词：PWM 整流器；自抗扰控制；Matlab 仿真PWM整流器的Matlab仿真探讨一整流器的原理和现状目前，由于常规整流环节广泛采用二极管不可控整流电路或晶闸管相控整流电路，对电网注入了大量谐波及无功，给电网带来“污染”。
治理这种电网“污染”最根本的措施就是，要求变流装置实现网侧电流正弦化且运行于单位功率因数。
因此，在主电路类型上有电压型整流器（Voltage Source Rectifier，VSR）和电流源型整流器（Current Source Rectifier，CSR），两者在工业上均成功地投入应用。
由于有高电压利用率及低损耗等优点，基于空间矢量的PWM 控制在电压型PWM 整流器电流控制中取得了广泛应用，并存在多种控制方案。
目前，电压型PWM 整流器网侧电流控制有将固定开关频率、滞环及空间矢量控制相结合的趋势，以使其在大功率有源滤波等需快速电流响应的场合获得优越的性能。
本文讨论的三相桥式电压型PWM 整流器拓扑结构如图1 所示。
L 为交流侧滤波电感，电阻R 为滤波电感L 的等效电阻和功率开关管损耗等效电阻的合并。
参照参考文献1，可以推导出PWM 整流器在三相静止坐标系ABC 下的数学模型，即：由于在此坐标系下难以进行控制系统建模，因为经过坐标转换到两相同步旋转坐标系(d，q)后，可得：此时，两相同步旋转坐标系(d，q)中的q 轴分量表示成有功分量，而d 轴分量表示成无功分量。
并且有：电流内环经解耦后，可以得到控制系统如图2 所示。
CRH2动车组三电平PWM整流器仿真及谐波分析
图7
CRH 2 整流器网侧 电流 FF T 分析
由图 6 -a 和 6 - b 可以看 出, 电压电 流双闭环控 制方式可以实现网侧功率因数接近 1, 使直流侧电 压稳定。由图 7 可以看出 CRH 2 整流器网侧电流 低次谐波主要分布在 3、 5、 7、 9 次, 高次谐波主要分
支撑电容 C1 上的电压, u 2 为直流侧支撑电容 C 2 上 的电压 , uN 为变压器二次侧电压, u ab 为整流器交流 侧电压 , iN 为整流器的交流电流。
图 1 CRH 2 整流器原理图
为便于分析, 现定义理想开关函数 S A 和 S B 为: 1, S =
A
T a1 和 T a2 导通; T a2 和 T a3 导通; T a3 和 T a4 导通. T b1 和 T b2 导通 ; T b2 和 T b3 导通 ; T b3 和 T b4 导通 . ( 2) ( 1)
sin t - iN ( t) ] .
第6期
何国军等 : CRH 2 动车组三电平 PW M 整流器仿真及谐波 分析
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结论
电流双闭环控制方式, 对 CRH 2 动车组整流器进行 了仿真。仿真实验结果证明了 CRH 2 动车组采用 单相三电平 P WM 整流器 , 使网侧功率因数接近于 1、 直流侧电压稳定 , 网侧谐波含量较小。
Three - Level PWM Rectifier Simulation and Harmonic Analysis of CRH2 Electric Multiple Units
HE Guo - jun, WANG Xu -feng ( Schoo l of E lectr ical Engineering, Sout hw est Jiaot ong U niv ersity , Chengdu 610031, China) Abstract: T he rect if ier is t hree - level P WM rect ifier in CRH 2 elect ric mult iple unit s ( EM U) , consider ing f or t he special demands of t he sing le phase t hree - level PWM rectif ier in r ailw ay drive application, analyze t he oper at ion principle, research t he pr inciple o f P WM and t he do uble closed loop cont rol is analyzed. U sing M at lab/ Simulink f or CRH 2 sing le - phase t hree - level PWM rect ifier simulat io n, ex perimental result s show t hat do uble closed loop cont rol can reach unity pow er f ac t or , st abilizat ion o f DC - link. And t hen use F ourier tr ansf orm to analyze t he curr ent harm onic char acteristics. Key words: rect ifier; pulse w idt h modulat ion; double closed loo p cont rol; harmonic; CRH 2 EM U [ 责任编辑 : 张勇强]
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整流器件的谐波抑制仿真
：The use of nonlinear loads in power system make harmonic pollution ，in order to solve the harmonic pollution ，active power filter is used. This paper introduces the basic principles of active filter ，and establishs a Matlab / Simulink simulation model and analysis. The results show that the active filter has good compensation characteristic.
0 引言随着电力电子技术的迅速发展和电力电子装置的应用越来越广泛，电磁环境受到严重的污染，电网谐波污染问题成为一个非常严峻问题。
此外电网中使用的异步电动机、变压器和电弧炉等负荷消耗大量的无功功率，若得不到及时补偿将致使电网电压波动、供电设备容量增加、损耗增加。
因此，谐波补偿成为当前的一个非常严峻的问题。
谐波抑制的手段主要包括无源滤波和有源滤波。
无源滤波器是由电容器和电抗器串联而组成的，并且调谐在某种特定的谐波频率，对它所调谐的谐波具有一个低阻抗作用；有源滤波器是产生与其所测得的畸变的谐波电流的相位相反的一组谐波电流，谐波电流因此被抵消并且最终变成一个没有畸变的正弦波。
本文中
主要介绍并联型有源滤波器的原理，并进行MATLAE仿真和分析。
1并联有源滤波器的工作原理
系统的主要组成包括：指令电流运算电路、电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路。
Is 为电网提供的电流，il 为负载电流，ic 为有源滤波器的输出电流。
基本原理为当需要对非线性负载所产生谐波电流进行补偿时，由检测电路测量出补偿对象负载电流il 中的谐波电流成分iLh ，将它相位相反后当作要补偿电流的指令信号，因此由补偿电流发生电路产生的补偿电流ic 和负载电流中的谐波信号iLh 等大、反相，补偿电流与电网中的谐波和无功电流相消，因此电网的电流和负载的基波电流相等，使的电源电流变为正弦波。
2有源滤波器的Matlab 仿真研究
2.1谐波检测谐波电流检测法有很多，包含用模拟带通滤波器，傅立叶变换谐波检测分析，瞬时无功功率谐波检测等等。
本文采用的办法是基于瞬时无功功率的谐波检测法，其基本原理如图2 所示。
图2 中：
C=sin s t -cos s tcos s t sin 3 t , =■ 1 -1/2 -1/20 ■ 12
-■/2
其中 ia 、ib 、ic 分别为谐波补偿之前 a、b、c 的三相电流，输入电流ia、ib、ic通过C32坐标变换后使其再经过滤波器(LPF)，然后再经过一次C32反变换后就可以得到基波电流分量
iaf 、ibf 、icf ，总电流减去基波电流就可以得出谐波电流。
2.2电流跟踪控制电路并联型有源电力滤波器发出的补偿电流应跟随指令信号的变化而实时变化，这就使得补偿电流发生器应具备良好的实时性，所以文中使用跟踪型PWM控制法，文中PWM 勺产生使用滞环电流比较控制法。
滞环控制是一个比较常见的电流跟踪控制方式，它的硬件电路及其简单，电流响应速度非常快。
工作原理为：比较补偿电流的指令信号i ■■和实际的补偿电流ic ，二者的偏差当作滞环比较器的输入信号，由滞环比较器产生出相应的脉冲信号，它通过驱动电路控制主电路中的开关的通断情况，进而操控补偿电流ic 的变化情况。
滞环比较器的原理如图3 所示。
2.3有源滤波器仿真模型的建立根据前文论述和分析结果在Matlab7.0 Simulink 环境中对有源滤波器进行了模型构建。
此次建模采用基于瞬时无功功率的谐波电流检测法检测谐波电流，逆变器触发脉冲由滞环比较装置产生，有源滤波器直流侧电压由可控电压源控制。
实时模拟器数字输出端产生六个瞬时脉冲，逆变器利用这些脉冲产生所需的电流。
3结果分析
利用Matlab/Simulink 中的Powergui 工具可以很方便地进
行仿真研究，提取基波分量和谐波波形，并对波形进行FFT 分析。
选取整流电路电源侧A相电流原始波形图4进行仿真研究。
从图4补偿前的A相电流波形可见，因为负载是三相整流桥，
因此负载电流的波形发生非常严重的畸变，其中5次、7 次、11
次、13 次谐波的含量非常的大，负载电流的总畸变率高达19.35%，这对系统的影响是非常大的，而投入有源滤波器后，负载电流的波形基本变成正弦波，负载电流的总畸变率也变为图5 中的0.36%，这说明滤波效果是非常明显的。
4结束语
文中着重介绍了有源滤波器的原理，并采用基于瞬时无功功率的谐波电流检测法，精准地测量出谐波。
文中采用Simulink 下的电力系统模块PowerSystems 构建了谐波电流检测模型和并联型有源电力滤波器的仿真模型，仿真的结果证明了理论分析的正确性，表明了有源电力滤波器具备很好的补偿特性。