基于混合開關(guān)的三相電流型PWM整流器.pdf

1、三相電流型PWM整流器具有可以直接控制電流、動態(tài)響應(yīng)快以及短路保護(hù)的優(yōu)點,在中大功率的應(yīng)用場合(電機(jī)驅(qū)動和金屬熱處理領(lǐng)域)具有廣泛的應(yīng)用前景?；旌祥_關(guān)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展,使三相電流型PWM整流器的中大功率開關(guān)器件成本大幅下降；讓三相電流型PWM整流器應(yīng)用在中大功率領(lǐng)域具有明顯的成本優(yōu)勢。本文在歸納現(xiàn)有可控開關(guān)管和半控開關(guān)管的基礎(chǔ)上,分析了混合開關(guān)的特點；并基于混合開關(guān)三相整流橋的結(jié)構(gòu),提出并分析了三種可用于提高混合開關(guān)電路工作頻率的反壓網(wǎng)

2、絡(luò)；針對電路的控制策略,在常規(guī)的電流型空間矢量控制方法基礎(chǔ)上,提出了可提高混合開關(guān)電路工作頻率的優(yōu)化電流型空間矢量控制方法；針對基于單橋的三相混合開關(guān)電路,本文還提出了具有使混合開關(guān)工作頻率進(jìn)一步提升的一種基于混合開關(guān)的三相雙重整流橋電流型PWM整流器。
　　 首先,本文在將全可控開關(guān)管和半可控開關(guān)管的成本和特性進(jìn)行比較和分析的基礎(chǔ)上,對混合開關(guān)的特性以及成本優(yōu)勢進(jìn)行了總結(jié)；通過分析三相混合開關(guān)電流型PWM整流器的工作過程,總結(jié)

3、了混合開關(guān)電路中晶閘管的基本工作狀態(tài)；最后通過簡化電路對混合開關(guān)器件的兩種基本工作狀態(tài)進(jìn)行具體分析,對混合開關(guān)器件中的可控開關(guān)管(IGBT)和半可控開關(guān)管(晶閘管)的阻斷電壓、通態(tài)電流、頻率特性和損耗等進(jìn)行總結(jié)。本文總結(jié)出適應(yīng)于三相混合開關(guān)電流型PWM整流器的PWM脈寬調(diào)制方式,并分析了該控制方法對電路工作頻率限制的因素。
　　 其次,為提高三相混合開關(guān)電流型PWM整流器的工作頻率,通過建立晶閘管的反壓關(guān)斷恢復(fù)模型,來研究反壓作

4、用能夠有效縮短晶閘管關(guān)斷恢復(fù)時間的工作條件,并通過實驗測試的驗證。通過實驗和仿真驗證了在混合開關(guān)整流器的主電路中增加反壓網(wǎng)絡(luò),可以提高電路的工作頻率從而縮小電路的濾波元件,提高電路的輸出電壓范圍。最后本文提出了3種可有效縮短混合開關(guān)關(guān)斷過程的反壓網(wǎng)絡(luò),并對3種反壓網(wǎng)絡(luò)的反向電壓源參數(shù)和開關(guān)器件的類型、耐量和數(shù)量進(jìn)行分析和比較,并總結(jié)了不同反壓網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場合。
　　 本文還分析了從優(yōu)化脈寬調(diào)制的角度來提高三相混合開關(guān)電流型PWM整

5、流器的工作頻率。首先在基于常規(guī)的三相電流型空間矢量控制策略的基礎(chǔ)上,針對電路的關(guān)斷工作特性,將空間矢量控制策略進(jìn)行優(yōu)化；優(yōu)化后的電流型空間矢量應(yīng)用到混合開關(guān)電路中,最大可以使混合開關(guān)電路的工作頻率比使用常規(guī)電流型空間矢量的提高一倍。然后通過仿真來研究3種優(yōu)化后的空間矢量策略對電路工作特性的可行性以及帶來的缺點；并對使用優(yōu)化控制策略的電路進(jìn)一步進(jìn)行改進(jìn),使混合開關(guān)電路在達(dá)到國家相應(yīng)的諧波標(biāo)準(zhǔn)條件下,可以最大限度的提高電路的工作頻率。最后通

6、過實驗驗證優(yōu)化后的三相電流型空間矢量控制策略的能夠提高電路工作頻率的可行性。
　　 最后,本文從電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，在研究了三相混合開關(guān)電流型PWM整流器的基礎(chǔ)上,提出了基于混合開關(guān)的三相雙重整流橋電流型PWM整流器。該種新型的混合開關(guān)電路可以使晶閘管的關(guān)斷恢復(fù)時間至少為電路工作周期的一半,從而進(jìn)一步的提升了電路的工作頻率,并使普通的晶閘管也可應(yīng)用到相當(dāng)高頻的混合開關(guān)電路當(dāng)中。本文具體研究和分析該新型的混合開關(guān)電路與單整流橋