随着绿色能源技术的发展,PWM整流技术成为电力电子技术研究的热点和亮点,PWM整流器可以成为理想的用电设备或电网与其他用电设备的接口,因为它能够实现电网污染治理和可调节功率因数。
本文从PWM整流器应用于交流传动出发,指出传统电压型PWM整流器只能获得比网侧交流电压高的直流电压,从而在电动机起动过程中不得不忍受比较高的直流电压,造成后级逆变器调制因子过低,直接影响输出电压的质量。而且在电压源整流器中,一个桥臂的上下开关器件可能由于出现由于EMI的噪声而导致直通的现象,这将损坏器件和电路,从而降低电路的可靠性。为避免直通,通常采用加入死区时间的办法,这又会引起波形的畸变。
本文研究一种新型的Z源整流器,它在传统电压源PWM整流器的基础上引入Z型阻抗网络形成新的拓扑,获得一些独特的、优越的性能。在新的Z源整流器中,传统PWM整流器故障状态——直通成为其一个正常工作状态,从而在根本上杜绝了EMI引起的桥臂共通毁坏电路故障情况,同时,它利用直通状态使得Z源整流器获得可升可降的直流电压,成为一个Buck/Boost型整流器。
本文对Z源整流器的工作原理及控制方法进行了详细的分析。在此基础上,对一个5kw的三相Z源整流器样机进行设计,包括电路各个器件的理论设计,特别是Z网络电感和电容的设计;对Z源整流器进行控制系统设计,并比较分析多种适用的控制策略,给出其中一种基于DSP的数字化实现方法;利用Saber软件进行电路仿真、优化部分电路参数;给出各个控制电路的设计方案;运用Unigraphics软件对样机整体结构设计;按照设计的模型搭建样机;最后试验结果与理论分析结果比照,证实了理论的正确性。
