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现代工业用电机设备装置大多采用变频调速,而普通变频器的整流部分一般为不可控或半控整流,如二极管或晶闸管,这样就使得电动机在工作于再生制动状态时能量大量地积蓄在直流母线上,并且会逐渐白白地消耗在了电路中,如果不能将其返回给公共电网,就会造成大量的电能浪费,这显然会给企业带来一定的经济效益损失。而进几年逐渐兴起的采用AFE(Active Front End主动前端)的变频技术将PWM技术引入到整流器的控制中实现了网侧电流的正弦化,功率因数可以任意调整,能量可以双向传输,因而真正实现了“绿色电能变换”,控制及节能效果更加良好。因此,研究基于AFE的变频技术具有相当大的经济及社会效益。 本文首先介绍了AFE变频器的几种拓扑结构,着重分析了电压源型PWM整流器的工作原理,并在建立两相旋转坐标系下PWM整流器数学模型的基础上分析了电压型PWM整流器的控制策略,并建立了由电压外环和电流内环组成的双闭环控制系统,其后分析了AFE电路的工作原理及换流方式,为研究AFE变频调速系统奠定了理论基础。 最后,采用研究异步电机的矢量控制技术,在矢量控制数学模型的基础上建立转子磁场定向的控制方式,并对整个AFE变频调速系统进行了软硬件设计。在MATLAB/Simulink下建立了PWM整流器及PWM逆变器的仿真模型,进而建立了AFE变频调速系统的整体仿真模型。仿真结果表明,AFE变频调速系统不但能够获得良好的调速性能,而且可以实现单位功率因数运行及能量双向流动,证明了AFE变频调速技术的正确性及可行性。