三相升压型SPWM整流器及方案资料

2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S7071三相昇壓型SPWM整流器DesignandImplementationofSinusoidalPulseWidthModulationThree-PhaseBoostRectifier指導教授:蔡明村博士研究生:楊政憲2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S7072大綱摘要主電路架構動作原理控制法則理論介紹模擬圖結論參考文獻2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S7073摘要本篇用三相昇壓型整流器，可以達到輸入電流為弦波、降低輸入電流諧波成份並使線電流與輸入電壓波形同相位，達成功率因數修正目的。透過SPWM(正弦脈寬調變法)技術，利用正弦波與三角波互相比較以決定開關導通時機。2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S7074主電路架構VaVdcVbVcRsRsRsLaLbLcCoSanSapSbpScpSbnScniaibicRDanDbnDcnDapDbpDcp2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S7075動作原理VaVbVciaibicT1T2T3T4T5T6t三相輸入電壓波形2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S7076動作原理pnnV1ppnV2pnpV6nnpV5nppV4npnV3int&70pocenteratpppnnnvv2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S7077動作原理[nnn]Vdc開關狀態[nnn]等效電路VaVbVcRsRsRsLaLbLcCoSanSapSbpScpSbnScniaibicRDanDbnDcnDapDbpDcp2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S7078動作原理[pnn]VaVdcVbVcRsRsRsLaLbLcCoSanSapSbpScpSbnScniaibicRDanDbnDcnDapDbpDcpVdc開關狀態[pnn]等效電路2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S7079動作原理[ppn]Vdc開關狀態[ppn]等效電路VaVbVcRsRsRsLaLbLcCoSanScpSbniaibicRDanDbnDcpScnDcnSapDapSbpDbp2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S70710動作原理[npn]Vdc開關狀態[npn]等效電路VaVbVcRsRsRsLaLbLcCoSapSbpScpSbniaibicRDbnDapDcpScnDcnDbpDcnSan2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S70711動作原理[npp]ScpVdc開關狀態[npp]等效電路VaVbVcRsRsRsLaLbLcCoSapSbnScniaibicRDbnDcnDapSbpDbpDcpSanDan2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S70712動作原理[nnp]ScpVdc開關狀態[nnp]等效電路VaVbVcRsRsRsLaLbLcCoSapSbpScniaibicRDbnDcnDapDbpSanDanDcpSbn2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S70713動作原理[pnp]SapDapScpVdc開關狀態[pnp]等效電路VaVbVcRsRsRsLaLbLcCoSanSbpSbnScniaibicRDanDbnDcnDbpDcp2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S70714動作原理[ppp]Vdc開關狀態[ppp]等效電路VaVbVcRsRsRsLaLbLcCoSanSapSbpScpSbnScniaibicRDanDbnDcnDapDbpDcp2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S70715控制法則VaVbVcRsRsRsLaLbLcSPWMModulatorCurrentComp.PIVdcCoSanSapSbpScpSbnScnRDanDbnDcnDapDbpDcpVref)&(SSanapSignalSwitchingVa(phase)iaibicia2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S70716控制法則SPWM波形Vcontrol開關切換命令2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S70717理論介紹(輸出電容設計)功率的計算)1(2RoPV)2((min)222VVPootCout2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S70718理論介紹(電感值的設計))4(VVVoinoD)3(2(min)VPiininpk由於最大的峰值電流出現在線電壓等於最小的位置D為功率開關元件的責任週期比(Dutyratio)，可表示為2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S70719理論介紹(電感值的設計))5(IDLfVsin電感值是由半波整流最低輸出電壓時的電流峰值，責任週期D及切換頻率所決定2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S70720理論介紹(雙向功率潮流)rLLiLtSinVptSinVs2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S70721模擬圖(主電路)2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S70722模擬圖(It,Vt的合成)2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S70723模擬圖(PWM的流程圖)2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S70724模擬波形(直流輸出)2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S70725模擬波形(電流)2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S70726模擬波形(PWM)2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S70727結論本報告所提的三相昇壓型整流器主要經由控制開關元件的導通與截止控制輸入電流波形、功率因數、輸入電壓準位。因為有6個開關元件必須分別控制，電路的控制原理與控制電路的設計較為複雜。接下來將列舉此電路的優缺點。􀶤􀶤􀶤􀶤2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S70728結論(優點)1.電路可操作在連續電流模式。2.具有雙向功率潮流的功能。3.開關元件與其反向並聯的二極體有現成的功率模組可使用。2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S70729結論(缺點)1.電路架構較複雜，開關元件數目多，成本較高。2.控制系統較複雜，為求最佳控制效能，通常需使用具快速運算能力的微處理器或數位訊號處理器，方能完成複雜運算與控制法則。3.上臂三組開關需隔離驅動，因此須多組輔助電源，或使用電荷提升(ChargePump)來驅動開關。4.上下臂開關需考慮延遲時間(DeadTime)，以防止同時導通造成短路損害元件。2020/3/15南台科技大學電力電子研究室S70730參考文獻楊杰儒，“以DSP為基礎之三相昇壓型整流器研製”，國立成功大學碩士論文，民國九十四年六月。方佳隆，“高效能主動功因修正電路研製”，國立中山大學碩士論文，民國九十五年十月。江錫津，“應用空間向量脈寬調變技術之數位式高功因單相/三相電力轉換器”，國立雲林科技大學碩士論文，民國九十二年六月。