双向PWM整流器设计与研究

电力电子装置已广泛应用在工业和人们的日常生活中，但是这些装置大多数采用不可控整流或者相控整流，因此产生大量谐波污染电网，另外还要消耗无功功率，降低电网的功率因数。世界许多国家为了抑制谐波危害纷纷制定了相关的标准，限制不符合标准的电力电子装置进入电网。 目前解决电力电子装置谐波和功率因数问题的方式有两种，一种是被动式，即对原有的整流器进行功率因数校正；另一种是主动式，即通过采用全控型功率器件组成的主电路与脉冲宽度调制方式消除谐波和提高功率因数。本文为了在低谐波、高功率因数整流的同时实现低谐波逆变，因此采用第二种方式解决上述问题。 论文中首先详细分析了由开关器件组成的主电路拓扑结构，确定电压型三相桥式PWM主电路作为研究对象；然后分析了该主电路的工作原理，开关状态转换时主电路的工作过程，建立了主电路在三相静止坐标和两相旋转坐标下的数学模型；其次详细分析了SVPWM(空间电压矢量脉冲宽度调制)的调制原理，一般实现方式与数字实现方式；最后结合理论分析设计了电压型三相桥式PWM主电路中的交流侧电感、直流侧电容、功率管、以及缓冲电路。控制电路设计采用TMS320LF2407A作为主控器件，设计了与其相关的接口电路和控制电路，研究了SVPWM的具体实现方法，并通过仿真验证该主电路拓扑结构和设计参数能够实现低谐波高功率因数的整流与低谐波逆变。 本论文的主要特点是把SVPWM技术应用于双向PWM整流器，这不仅实现了整流时消除谐波、提高功率因数以及低谐波逆变，而且还提高了直流电压利用率，降低了开关频率，改善了整流装置的性能。