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变频器与有源滤波一体化控制器的研究及实现

邓晓彬  
【摘要】:随着科技快速发展,变频器的使用日益广泛。然而其大规模使用在给人们带来便利的同时,也同样带来了许多危害。变频器的非线性特性导致谐波电流注入电网,严重影响了供电质量,再加之越来越多的精密设备对电网有了更加严格的要求,这都使得电网供电质量不得不受到重视。 本文通过分析研究,针对现有解决方案的优缺点,提出了一种新型的变频器,它同时集成了有源滤波和单位功率因数整流的功能。由此一方面可以保证该变频器自身注入电网的谐波电流很小,同时还可以对邻近用电设备所产生的谐波有一定的补偿作用,从而提高了电网的供电质量。 变频器与有源滤波一体化的控制器在设计中需要考虑多重因素,例如信号综合问题,同步性问题等都是在设计一体化变频器的过程中需要考虑的。本文从可行性上入手,分别从无功功率的产生能力、变频器的容量、直流侧电压、电感电容以及IGBT开关器件等方面做了研究分析。根据电气参数的分析以及对系统整体结构的分析,在基于开关函数模型的前提下,提出了以单位功率因数整流变频器为基础,并加上谐波补偿功能的控制器数学模型。采用瞬时谐波电流补偿的控制策略,并对控制电路中的每一个环节进行了分析设计。尤其是对于要实现变频器与有源滤波一体化的控制器所需要的一些特殊要求,如直流电压控制环节,改变了依靠传统PI调节器实现的方法,本文采用比例参数可调的PI调节器,这样做的好处是暂态时有良好的动态特性,同时在稳态时电压纹波比较小。 最后根据所提出的模型,利用MATLAB/Simulink建立仿真模型,并由仿真结果有力的验证了理论分析的正确性。


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