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APF装置中连接电感的参数优化及特性研究

作 者: 任远
导 师: 程汉湘
学 校: 广东工业大学
专 业: 电气工程
关键词: APF PWM 连接电感 感值 电感特性 铁心损耗 磁性材料 电路及磁路仿真
分类号: TM55
类 型: 硕士论文
年 份: 2007年
下 载: 175次
引 用: 5次
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内容摘要


随着电力电子技术和自动化技术的不断发展,有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)的研究不断取得新的进展。本实验室自主开发了一台容量为100KVA的基于DSP控制系统和IPM模块的并联型APF实验系统。该实验系统虽已取得很理想的实验效果,但投入现场运行中时,遇到了很多实际问题有待一一解决。针对APF实验装置存在的问题,为了研制稳定、实用、高性能和低成本的滤波装置,本文就现有装置中连接电感的参数优化、电感性能的改造、电感材质对补偿效果的影响及新电感的设计做了一一论述,并通过仿真分析和实验分析加以论证。本文简单介绍了SAPF的工作原理、实验系统结构。根据相关文献,归纳总结了APF装置中连接电感的感值计算原理及取值依据;根据连接电感取各感值时的补偿效果,选取合适的感值;并根据电感的具体参数和实验条件计算了气隙长度,为磁路仿真做了铺垫。为了说明电感材质对其性能的影响,本文较为详细的介绍了电感的构造及各部件特性,着重地对比分析了用于制造电感铁心的磁性材料的各项性能指标。由于硅钢片在较高频率时涡流损耗大,且磁性能发生变化,因此并不适合制作本实验装置中连接电感的铁心。通过对实验装置中连接电感的电路仿真及实验,分析了电感在PWM波电流作用下的频响特性:工频电感在高频PWM波作用下时,涡流损耗及磁滞损耗会随着频率的升高而变大。同时,在高频条件下,由于趋肤效应和临近效应产生的交流损耗会导致交流电阻随着频率的增加而显著地增加,电感值减小,电感表现出越来越明显的阻抗性。通过磁路仿真,分析了电感在工频电流作用下的磁通、磁密分布情况。根据具体的实验装置要求,以铁硅铝材料为铁心设计了一个新电感。实验分析验证了上述理论分析和仿真分析的正确性,并分析了实测磁滞回线的偏磁机理。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
CATALOG  9-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 谐波问题及其研究现状  11-12
  1.2 谐波抑制装置的研究现状  12-16
    1.2.1 LC无源滤波器  12-13
    1.2.2 有源电力滤波器APF技术的研究现状及发展趋势  13-16
  1.3 本文的主要工作及内容安排  16-17
第二章 APF电路及磁路分析  17-30
  2.1 APF实验装置主电路分析  17-27
    2.1.1 APF的基本工作原理  17-19
    2.1.2 APF实验装置主电路分析  19-22
    2.1.3 连接电感值的计算原理及选定  22-27
  2.2 APF实验装置主电路的磁路分析  27-29
  2.3 本章小结  29-30
第三章 连接电感的物理性质及设计  30-53
  3.1 电感的定义及分类  30-31
  3.2 电感的主要特性参数  31-32
  3.3 电感的构造及各部分说明  32-37
    3.3.1 骨架  32
    3.3.2 绕组  32-36
    3.3.3 绝缘材料  36-37
  3.4 铁心  37-50
    3.4.1 铁心结构  37-39
    3.4.2 铁心的各种损耗及效应  39-42
    3.4.3 磁性材料  42-50
  3.5 电感的设计  50-52
  3.6 本章小结  52-53
第四章 仿真分析  53-70
  4.1 matlab电路仿真分析  53-61
    4.1.1 仿真模型的建立  53-56
    4.1.2 各电压等级、不同频率PWM电压作用下的仿真分析  56-61
  4.2 maxwell磁路仿真分析  61-69
    4.2.1 maxwell简介及仿真模型的建立  61-63
    4.2.2 工频电流作用时的磁场分析  63-69
  4.3 本章小结  69-70
第五章 实验结果分析  70-76
  5.1 实验系统结构  70
  5.2 实验波形及其分析  70-75
    5.2.1 不同电压等级的实验波形分析  71
    5.2.2 不同频率的实验波形分析  71-74
    5.2.3 实验中的B-H曲线分析  74-75
  5.3 本章小结  75-76
总结与展望  76-78
  1. 本论文的主要结论  76-77
  2. 展望及进一步设想  77-78
参考文献  78-81
攻读学位期间发表的论文  81-83
致谢  83

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电器 > 电感器、线圈、扼流圈
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