【摘 要】
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大功率PWM整流器可以有效降低整流器对电网侧谐波污染,提高功率因数。传统的PWM整流器一般采用L型并网滤波器,电感量大、滤波效果差,而LCL滤波器滤波效果优于L型滤波器,故近年来被广泛使用。LCL滤波器具有三阶的滤波特性,不良的参数设计会导致系统振荡,增加硬件成本。本文在研究PWM整流器的基础上,基于LCL并网滤波器采用3D优化设计,有助于提高系统功率因数、减小功率器件的电流负担、更能有效的降低硬
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大功率PWM整流器可以有效降低整流器对电网侧谐波污染,提高功率因数。传统的PWM整流器一般采用L型并网滤波器,电感量大、滤波效果差,而LCL滤波器滤波效果优于L型滤波器,故近年来被广泛使用。LCL滤波器具有三阶的滤波特性,不良的参数设计会导致系统振荡,增加硬件成本。本文在研究PWM整流器的基础上,基于LCL并网滤波器采用3D优化设计,有助于提高系统功率因数、减小功率器件的电流负担、更能有效的降低硬件设计成本。本文首先对PWM整流器的基本原理进行研究,通过静止坐标系和旋转坐标系对其建模,选取了直接电流控制作为系统控制方式,对PWM整流器实现四象限运行进行了理论分析。其次对LCL滤波器进行数学建模分析,就LCL滤波器设计方法进行了优化选择,建立3D模型分析,从提高功率因数、减少器件电流负担出发,确定参数选取范围,给出了限制区间。本文在Matlab/Simulink中建立仿真模型,针对不同滤波器系统和不同LCL滤波器参数对系统的影响进行了分析、仿真,验证了理论设计。再次,本文在硬件方面,设计了PWM整流器主电路、控制电路、驱动电路等;在软件方面,设计了主程序、中断程序及其各个子程序。在此基础上,搭建了实验平台。最后,本文通过实验研究,验证了所设计的软硬件参数合理性。本文特别针对实验结果的并网电流功率因数和THD进行了重点分析,证明了LCL参数设计方案的可行性和有效性。本文亦通过实验,实现了PWM整流器即四象限运行。
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