1、XX 大学毕业设计（论文） I 洗手 摘要 洗手 本文论述了谐波抑制的意义及思想方法 ， 吃饭 在此基础上对 变频器的拓扑结构进行了系统分类 ， 吃饭 分析并比较了各种拓扑的结构 、 beef工作原理和特点 ;beef并且介绍了 变频器几种常见的控制和调制技术 。 洗手 以多脉动整流技术和 PWM 整流技术为对象 ， 吃饭 研究了变频器输入级即整流电路的谐波抑制方法 ， 吃饭 深入分析了网侧输入电流谐波分布特性 ， 吃饭 并且将多重化整流和三电平 PWM 整流输入谐波与 IEEE-519 标准进行了比较 ;beef对三电平逆变器和功率单元串联式逆变器的输出电压谐波进行了详细的仿真分析 ， 吃饭
2、 分别给出了 逆变电路在不安装其它滤波环节和安装滤波装置情况下的输出电流波形和谐波频谱 ， 吃饭 并且将输出电压谐波 、 beef总谐波畸变率与 IEEE-519 进行了比较分析 。 洗手洗手 通过搭建模型 ， 吃饭 进行 Matlab 仿真分析 ， 吃饭 并且与 IEEE-519 谐波抑制标准进行比较 ，吃饭 分别指出了几种典型变频器的谐波特点 ， 吃饭 为工程应用变频技术方案的选择提供了重要的参考依据 。 洗手洗手 洗手 洗手 关键词 ： beef变频器 ； beef多重化整流 ； beefPWM 整流 ； beef谐波分析 ； beefMATLAB 仿真 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗
3、手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 XX 大学毕业设计（论文） II 洗手 洗手 ABSTRACT 洗手 Voltage converter topologies are summarized in the paper, and then the paper has analyzed the structure, working and characteristics of various topologies. Taking the multi-pulse rectifier technology and Three-level PWM rectifier as study obj
4、ect, the harmonic suppression technology of power converter input， 吃饭 which is also known as the rectifier circuit， 吃饭 are proposed， 吃饭 and have analyzed the net-side current harmonics thoroughly;beef the comparison between harmonics of voltage converters and IEEE-519 standard are made. Several kind
5、s of converter output topologies are also presented， 吃饭including transformer-coupled output， 吃饭 power multi-level cell series， 吃饭 Neutral-Point Clamped (NPC)three level inverter, IGBT in direct series high voltage inverter and multiple structures， 吃饭 and have some detailed analysis about the inverte
6、r output harmonic， 吃饭 and also provided harmonic content of NPC and power multi-level cell series circuits with and without other filter. And the output voltage harmonics， 吃饭 total harmonic distortion and the IEEE-519 were compared. 洗手 In this paper， 吃饭 the comparison between harmonics of voltage co
7、nverters and IEEE-519 standard are made by building models of Matlab simulation. The harmonic features of several typical converters were showed， 吃饭 which will provide an important reference to choose high power variable-frequency technology plan in the project application.洗手 洗手 洗手 Keywords： befConv
8、erters； beefMulti-pulse rectifier； beefPWM rectifier； befHarmonic analysis；beef洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 XX 大学毕业设计（论文） III 洗手 洗手 洗手 洗手 目录 洗手 摘要 I 洗手 ABSTRACT II 洗手 第一章 绪论 5 洗手 1.1 变频器简介 5 洗手 1.2 变频器产生的历史背景 6 洗手 1.3 变频器的特点 7 洗手 1.4 变频器的分类 8 洗手 1.5 本论文设计的主要工作 8 洗手 第二章 谐波和谐波分析 10 洗手 2.1 谐波的基本概念 10 洗手 2.1.1 谐波问
9、题的研究现状与发展 10 洗手 2.1.2 变频器谐波的概念 11 洗手 2.2 谐波分析 11 洗手 2.2.1 谐波的危害 11 洗手 2.2.2 抑制谐波的思路和对策 12 洗手 2.3 谐波抑制标准 12 洗手 2.3.1 IEC1000-3-2 简介 13 洗手 2.3.2 IEC1000-3-4 简介 13 洗手 2.3.3 IEEE-519 简介 14 洗手 第三章 变频器谐波对电网和电动机的影响 错误 !未定义书签。 洗手 3.1 变频器对电网的影响 错误 !未定义书签。 洗手 3.1.1 变频器输入谐波对电网的影响 错误 !未定义书签。 洗手 3.1.2 变频器输入侧谐波抑制
10、方法 错误 !未定义书签。 洗手 3.2 变频器对电动机及驱动负载的影响 错误 !未定义书签。 洗手 XX 大学毕业设计（论文） IV 3.2.1 输出谐波对电动机性能的影响 错误 !未定义书签。 洗手 3.3 MATLAB 简介 错误 !未定义书签。 洗手 3.3.1 MATLAB 产生的历史背景 错误 !未定义书签。 洗手 3.3.2 MATLAB 语言特点 错误 !未定义书签。 洗手 3.3.3 SIMULINK 简介 错误 !未定义书签。 洗手 第四章 变频器整流侧输入谐波分析 错误 !未定义书签。 洗手 4.1 多脉动整流输入谐波分析 错误 !未定义书签。 洗手 4.2 多脉动整流抑
11、制输入谐波的基本原理 错误 !未定义书签。 洗手 4.3 输入谐波分析 错误 !未定义书签。 洗手 4.3.1 6 脉动整流电路产生的谐波电流 错误 !未定义书签。 洗手 4.3.2 多脉动整流产生的谐波电流 错误 !未定义书签。 洗手 4.3.3 多脉动 整流输入谐波分析 错误 !未定义书签。 洗手 4.4 三电平 PWM 整流器输入谐波分析 错误 !未定义书签。 洗手 4.4.1 三电平整流器的工作原理及谐波抑制原理 错误 !未定义书签。 洗手 4.4.2 三电平 PWM 整流器输入电流 Matlab 仿真 错误 !未定义书签。 洗手 第五章 变频器逆变侧输出谐波分析 错误 !未定义书签。
12、 洗手 5.1 二极管箝位型三电平逆变器 (NPC)输出电压谐波 错误 !未定义书签。 洗手 5.1.1 正弦脉宽调制法 错误 !未定义书签。 洗手 5.1.2 三电平逆变器的 SPWM 控制 错误 !未定义书签。 洗手 5.1.3 二极管箝位型三电平逆变器 SPWM 控制下输出电压仿真分析 错误 !未定义书签。 洗手 5.1.4 三电平逆变器的 SVPWM 控制及其输出谐波仿真 错误 !未定义书签。 洗手 5.2 功率单元串联式多电平逆变器输出谐波分析 错误 !未定义书签。 洗手 5.2.1 功率单元串联式多电平逆变 器谐波抑制 错误 !未定义书签。 洗手 5.2.2 功率单元串联式多电平逆
13、变器输出波形仿真 错误 !未定义书签。 洗手 结论 错误 !未定义书签。 洗手 参考文献 错误 !未定义书签。 洗手 致谢 错误 !未定义书签。 洗手 洗手 洗手 XX 大学毕业设计（论文） V 6 洗手 第一章 绪论 洗手 电力电子技术自 20 世纪 50 年代诞生以来 ， 吃饭 经过半个多世纪的飞速发展 ， 吃饭 至今以被应用于需要电能变换的各个领域 。 洗手 人们希望电力电子装置能够处理越来越高的电压等级和容量等级 。 洗手 另外 ， 吃饭 为了满足输出电压谐波含量的要求 ， 吃饭 又希望这些大功率电力电子装置能工作在高开关 频率下 ， 吃饭 并且尽量减小电磁干扰问题 。 洗手洗手 电力
14、电子器件是电力电子装置的核心 。 洗手 近些年来 ， 吃饭 各种新型功率器件 ， 吃饭 如 IGCT、beefIGET、 beefETO 等纷纷出现 ， 吃饭 许多变频器公司生产了不同拓扑结构的变频器 ， 吃饭 它们都在一定程度上解决了高压 、 beef大功率的问题 ， 吃饭 但价格不一 ， 吃饭 且都具有各自的优缺点 。洗手洗手 在选择 变频器时 ， 吃饭 最根本的技术指标有两个 :变频器是否可以耐受高电压或大电流 、 b eef高功率 ;beef变频器整流侧 、 beef逆变侧的总谐波畸变率要低 ， 吃饭 且各次谐波含量要尽可能 少 。 洗手 其中耐高电压或大电流等要求 ， 吃饭 主要目的
15、是为了适合高功率的应用场合 ;b eef而输入输出谐波畸变率要低等要求 ， 吃饭 是为了减小谐波对电网和电机及其负载的负面影响 。 洗手 为了达到这两个目标 ， 吃饭 各国学者不断为变频器推出新的拓扑 ， 吃饭新的调制方法 。 洗手洗手 1.1 变频器简介 洗手 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置 ， 吃饭 能实现对交流异步电机的软起动 、 beef变频调速 、 beef提高运转精度 、 beef改变功率因素 、 b eef过流 /过压 /过载保护等功能 。 洗手洗手 目前 ， 吃饭 变频 器已经广泛应用到纺织 、 beef煤矿 、 beef油田 、 b
16、eef化工 、 beef电厂和机床等各种使用到电机的行业 。 洗手 并以其软启动 ， 吃饭 节能 ， 吃饭 无级变速和自动化控制等优点变频器使用越来越广泛 。 洗手洗手 7 洗手 图 1-1 高压大功率变频器实图 洗手 洗手 图 1-2 变频器主电路图 洗手 1.2 变频器产生的历史背景 洗手 变频技术诞生背景是交流电机无级调速的广泛需求 。 洗手 传统的直流调速技术因体积大故障率高而应用受限 。 洗手 洗手 20 世纪 60 年代以后 ， 吃饭 电力电子器件普遍应用了晶闸管及其升级产品 。 洗手 但其调速性能远远无 法满足需要 。 洗手洗手 20 世纪 70 年代开始 ， 吃饭 脉宽调制变压
17、变频 (PWM VVVF)调速的研究得到突破 ， 吃饭 208 世纪 80 年代以后微处理器技术的完善使得各种优化算法得以容易的实现 。 洗手洗手 八十年 代初日本学者提出了基本磁通轨迹的电压空间矢量（或称磁通轨迹法） ，吃饭 一次生成二相调制波形 ， 吃饭 采取了类似无速度传感器控制的设计 ， 吃饭 性能有了进一步提高 ， 吃饭 然而变频器的价格并不比以前的机型昂贵多少 。 洗手 洗手 步入 21 世纪后 ， 吃饭 国产变频器逐步崛起 ， 吃饭 现已逐渐抢占高端市场 。 洗手 随着电力电子技术 、 beef计算机技术以及自动控制技术的迅速发展 ， 吃饭 电气传动技术正面临一场新革命 。 洗手
18、 在电气传动领域 ， 吃饭 变频调速系统因效率高 、 beef性能好而成为主流 。 洗手 受益于节能减排 、 beef绿色环保等战略的拉动 ， 吃饭 作为变频调速的重要设备 ， 吃饭 变频器产业成为未来几年市场潜力非常巨大的产业之一 。 洗手洗手 1.3 变频器的特点 洗手 随着人们节能环保意识的加强变频器的应用越来越普及下面例举使用变频调速的 几 个理由来说明变频器应用在国外日趋普及的基本认识 :洗手 (1) 控制电机的启动电流 洗手 当电机通过工频直接启动时它将会产 生 7 到 8 倍的电机额定电流这个电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量从而降低电机的寿命而变频调速则可以在零速零电压
19、启动 。 洗手洗手 (2) 降低电力线路电压波动 洗手 在电机工频启动时电流剧增的同时电压也会大幅度波动电压下降的幅度将取决于启动电机的功率大小和配电网的容量电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常 。 洗手洗手 (3) 启动时需要的功率更低 洗手 电机功率与电流和电压的乘积成正比 , 那么通过工频直接启动的电机消耗的功率将大大高于变频启动所需要的功率 。 洗手洗手 (4) 可控的加速功能 洗手 变频调速能在零速启动并按照用户的需要进行光滑地加速 ,而通过工频启动时对电机或相连的机械部分轴或齿轮都会产生剧烈的振动这种振动将进一步加剧机械磨损和损耗降低机械部件和电机的寿命
20、。 洗手洗手 (5) 可调的运行速度 洗手 运用变频调速能优化工艺过程 并能根据工艺过程迅速改变 还能通过远控9 PLC 或其他控制器来实现速度变化 。 洗手洗手 (6) 可调的转矩极限 洗手 通过变频调速后能够设置相应的转矩极限来保护机械不致损坏从而保证工艺过程的 连续性和产品的可 行 性 。 洗手 洗手 (7) 受控的停止方式 洗手 如同可控的加速一样 , 在变频调速中 , 停止方式可以受控并且有不同的停止方式可以选择 ， 吃饭 同样它能减少对机械部件和电机的冲击从而使整个系统寿命 增加 。 洗手洗手 (8) 节能 洗手 离心风机或水泵采用变频器后都能大幅度地降低能耗 ， 吃饭 采用变频后
21、投资回报就更快 ， 吃饭 厂家也乐意接受 。 洗手洗手 (9) 可逆运行控制 、 b eef减少机械传动部件 洗手 1.4 变频器的分类 洗手 变频器有许多种分类 ， 吃饭 按变换的环节分类为交 -直 -交变频器 和 交 -交变频 器 ； beef按直流电源性质分类为 电流型变频器 和 电压型变频器 ； b eef按变频器调压方法分类为PAM 变频器 和 PWM 变频器 ； b eef按电压等级分类分类为高压变频器 和 中压变频器 。 洗手洗手 1.5 本论文设计的主要工作 洗手 首先 ， 吃饭 本文阐述 近年来谐波作为一大污染源给我们的工作 、 beef生活带来的危害 ， 吃饭以及各国政府及
22、相关组织为抑制各种生产 、 beef生活用设备所产生的谐波而制定的一系列标准和限制性措施 。 洗手 高压变频器作为高压 、 beef大功率设备的主要输入级 ， 吃饭 成为大型用电设备与电网间能量传递的桥梁 ， 吃饭 它对电网及 用电设备的影响是无法忽视的 。 洗手 为了达到这些标准中对谐波含量的限制性要求 ， 吃饭 电力电子界的科研人员先后提出了多种变频器的拓扑结构 ， 吃饭 他们在一定程度上抑制了谐波的产生 ， 吃饭 但是否达到了如 IEEE-519 等标准中的指标要求 ， 吃饭 对于变频器的使用者来说并不直观 。 洗手洗手 其次 ， 吃饭 本文从变频器的输入 、 beef输出两方面分析了高
23、压变频器的谐波抑制原理 ， 吃饭对电网及电动机的影响 。 洗手 利用 Matlab 软件中 Simulink/Power System 工具箱 ，吃饭 根据电力电子器件的开关原理 ， 吃饭 PWM、 beefSVPWM 等调制方式的动作过程和自动控制理论 ， 吃饭 结合具体的电路拓扑结构 ， 吃饭 构建计算机仿真模型 。 洗手 通过分析比较仿真波形 、beef理论输入输出波形 、 beef电路拓扑结构 、 beef调制方式和主要元器件参数是否正确 ， 吃饭 修改10 设计方案 ， 吃饭 逐步达到预期的效果 。 洗手 通过比较仿真波形与各变频器输入输出波形的数学解析表达式 ， 吃饭 得出对变频器输入 、 beef输出谐波的统一分析 ， 吃饭 以达到为高功率变频器选择提供帮助的目的 。 洗手洗手 同时 ， 吃饭 对各种拓扑结构的变频器的输入 、 beef输出波形作仿真分析 ， 吃饭 根据 Matlab 计算的谐波含量与 IEEE-519 中的技术指标进行对比 ， 吃饭 使得对高压变频器的谐波抑制效果有更深入 、 b eef具体的了解 。 洗手洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手 洗手
