【摘 要】
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随着电力电子技术的创新和发展,人们对于电力电子变换器的性能要求越来越高。SWISS整流器相比传统的三相PWM整流器具有独特的谐波注入电路,不仅降低了网侧电流谐波畸变率,而且提高了整流器的效率。所以深入研究SWISS整流器的原理和控制策略并在其基础上搭建性能更优越的拓扑结构,具有很重要的研究意义和实用价值。传统SWISS整流器作为一种非隔离型降压变换器工作在大变比情况下,会导致高频开关管占空比过小,
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随着电力电子技术的创新和发展,人们对于电力电子变换器的性能要求越来越高。SWISS整流器相比传统的三相PWM整流器具有独特的谐波注入电路,不仅降低了网侧电流谐波畸变率,而且提高了整流器的效率。所以深入研究SWISS整流器的原理和控制策略并在其基础上搭建性能更优越的拓扑结构,具有很重要的研究意义和实用价值。传统SWISS整流器作为一种非隔离型降压变换器工作在大变比情况下,会导致高频开关管占空比过小,器件损耗和应力变大。为避免高频开关管出现极限占空比的工作情况,本文将一种基于耦合电感的大变比SWISS整流器作为研究对象。首先,对大变比SWISS整流器谐波注入网络的控制策略进行改进,从而实现耦合电感对输出直流侧的续流能力;分析大变比SWISS整流器的工作原理,根据其原理计算出高频开关的占空比表达式和输入输出电压变比,进而推导出其等效电路模型;分析大变比SWISS整流器二极管和开关管的应力;根据整流器的降压变比及开关占空比,对耦合电感的参数进行设计。然后,利用状态空间平均法对大变比SWISS整流器进行小信号建模,得到其模型的传递函数。为提高大变比SWISS整流器的稳态和动态性能,本文将分数阶PID控制器应用于大变比SWISS整流器;利用粒子群优化算法（Particle swarm optimization,PSO）对大变比SWISS整流器的分数阶PID控制器参数进行整定和优化;通过对两种控制系统的bode图及阶跃响应曲线进行比较,验证分数阶PID控制器在稳态和动态性能方面的优越性。最后,对整流器的输入滤波器部分进行改进,用LLCL滤波器代替传统的LC滤波器来抑制开关频率处的谐波,降低网侧电流谐波畸变率。在Simulink平台搭建基于耦合电感的大变比SWISS整流器的仿真模型,将两种控制器下的稳态和动态仿真结果进行对比分析,验证分数阶PID控制器应用于整流器系统的可行性和有效性。对耦合电感大变比SWISS整流器的仿真结果进行实验验证。
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