毕业论文课题相关文献综述
文 献 综 述
一 课题的背景
随着电力电子技术的发展，电力电子装置已被广泛的应用，而与此同时，也对电网注入了大量的谐波和无功。电力系统中的谐波问题很早就被提出来了，当时造成了电压电流波形的畸变。而随着电力电子技术的快速发展，电力电子设备已普遍的在电力系统，工业和家庭中使用。而谐波的问题也日益突出，大量的谐波会对电网和电力电子设备造成严重的损坏和危害。
二 课题研究的目的及意义
谐波一词源于声学，电力系统谐波问题早在20世纪20年代和三十年代就被人们引起了注意，由于电力电力电子技术飞速的发展，谐波所造成的危害也是日益严重，因此世界人民都对谐波的问题予以充分的关注。谐波的主要危害有下面几个方面：1.谐波会产生谐波损耗，降低发电，输电以及用电设备的效率。2.谐波会影响电气设备的正常工作，产生机械振动，使电力设备产生过热导致设备的损坏。3.谐波会造成电网中的谐波进一步多，从而设备造成更大的危害。4.谐波会引起电力设备的误动作，使测量值不精确。5.谐波会对通信系统造成干扰和噪音，使通信系统无法正常的工作。由于直流具有优良的的特性，电力电子装置大都会采用直流电源供电，其大部分用电设备的工作电源都直接取自公用交流电网，因此AC-DC变换器就成了不可或缺的部分。但是这样不仅导致电路功率因数很低，对电网产生谐波污染，而且造成电能巨大浪费。许多国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。国际电气电子工程师歇会，国际电子委员会和国际大电网会议都提出各自的标准。最有影响的是IEEE519992[1] 和IEC100032 [2]。 而我国也制定了限制谐波的规定和国家标志 [3] 。 为了减少谐波对电网产生的危害，其中有两种方法可实行：1.装置谐波补偿装置来补偿谐波，这种方法是在设备产生谐波后再进行补偿，虽然能减少谐波存在的危害，但不能从根本上解决问题，还是会对电力设备产生一些危害。2.就是对电力电子产品本
身进行改造，使它在工作的情况下不产生谐波 [4] 。 这也就是功率因数校正技术，功率因数校正技术是抑制谐波产生的重要的方法。
二 本课题研究的历史及现状
功率因数校正技术是在在80年代被提出并且被广泛的推广，那时功率因数校正技术大部分是根据BOOST电路原理。主要特点是：校正电路是采用乘法器原理控制的 [5-6] ， 是连续导电模式，控制比较复杂，不适合小容量的设备使用。90年代是功率因数校正技术发展的高峰期，在这一时期，功率因数校正技术和软件开关技术，数学建模仿真结为一体，大大提高了功率因数校正电路的性能，随着功率因数校正技术的发展，又推动了PWM技术的发展。从电路结构看，功率因数校正可分为无源功率因数校正和有源功率因数校正 [7] 。 无源功率因数校正实在整流电路中增加电感，电容等无源元件，对电流脉冲抑制来减少谐波的含量，以此来提高功率因数。其优点：简单可靠，不需要控制。缺点：成本高，校正的功率因数不高，降低的谐波量不多，不符合谐波标准限制。有源功率因数校正技术是采用主控开关器控制的开关电路对电流波形进行控制。其优点：大幅度的提高了校正的功率因数，大量的降低谐波的含量。缺点：较为复杂，电路中的开关损耗打，效率很低。最近一些年，功率因数校正技术的研究大致有这几个方面 [8] ： 1新电路拓扑结构的提出。2把AC/DC变换器中的新技术应用到AFC电路中（如：软开关技术，开关电源功率网络等）。3新型控制方法以及基于新电路结构的特殊控制方法。4单级PFC以及稳压开关变换器的稳定性研究。现有的功率因数校正技术给整流设备带来附加成本和其复杂性，极大的限制着这一技术的广泛应用，因此成本低结构简单，容易实现，具有软开关性能，响应速度快，低输出纹波的单级隔离高功率因数变换器是目前所要研究的。单相功率因数校正技术在电路的拓扑和控制方面上的技术已经取得很大的成就，但因为单相功率因数校正给整流器设备带来的高成本和复杂性，很大程度上限制它的使用，所以降低成本，简化结构成为现在研究的目标，而单相功率因数校正技术仍在发展中。而三相整流器因为其工作时的功率较大，对电网的损坏也是更大，正因如此，三相功率因数校正技术也已成为各界人士研究的重点，相比于单相功率因数校正技术的成熟，三相功率因数校正技术还没有较完善的被研究。
三相功率因数校正技术相比于单相功率因数校正技术较有诸多优点 [7][9] ： 1.首先单相功率因数校正技术在电路中存在三次谐波电流过大导致电路会被烧坏，而三相功率
因数校正技术不存在这样的问题。2.三相主电路中，没有线电流，没有三次谐波和三的倍数次零序谐波电流，所以不存在谐波电流所产生的干扰。3.在周期内，三相功率因素校正是从供电系统获取恒定的功率，减少输出滤波电容。但是三相功率因数校正技术在发展中也遇到难题，那就是三相之间的耦合问题。在单相不可控整流电路中，如果负载等效为一个电阻，则功率因数为1，但是在三相不可控整流电路中，即使负载是一个电阻，功率因数也得不到一个满意的数值。正因如此三相功率因数构成的电路拓扑从解耦的角度可分为：不解耦三相PFC，部分解耦三相PFC和全解耦三相PFC [6] 。 不解耦三相PFC结构没有采用任何解耦措施，其特点是电流输入性拓扑的整流桥输入电流必须工作于电流连续模式，保证每相输入电流峰值于电压瞬时值城正比，达到功率因数校正目的。部分解耦三相PFC结构是结合了全解耦三相PFC和不解耦三相PFC，是这两种拓扑结构的综合。全解耦三相PFC结构是三相输入电压被完全解耦，三相输入电流分别独立控制正弦波形。从基本拓扑可分为：Boost型，Buck型，Buck-Boost型，Cuk型和Sepic型。而根据电路拓扑结构中开关个数的多少，也可以将三相功率因数校正电路划分为单开关三相PFC，双开关三相PFC，三开关三相PFC，四开关三相PFC等。
四 软件介绍
课题的研究需要用MATLAP软件，MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用 MATLAB 函数集）扩展了 MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。到同时也用到PROTEUS仿真。 Proteus是由Labcenter Electronics开发的功能强大的单片机仿真软件。 Proteus与其他的仿真软件相比较，在下面的优点： 1.能仿真模拟电路、数字电路、数模混合电路；2.能绘制原理图、PCB图；3.几乎包括实际中所有使用的仪器；4.其最大的亮点在于能够对单片机进行实物级的仿真。从程序的编写，编译到调试，目标版的仿真一应俱全。支持汇编语言和C语言的编程。
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