当前位置：文档之家 › 一种单相三电平高功率因数PWM整流器的研究与仿真

一种单相三电平高功率因数PWM整流器的研究与仿真

  • 格式：pdf
  • 大小：742.42 KB
  • 文档页数：5

2007年

9月

25日第

24卷第

5期通信电源技术

TelecomPowerTechnologiesSep.

25,

2007,Vol.

24No.5

收稿日期

:

20072

032

26

作者简介

:刘志敏(

19772)

,女

,助理工程师

,毕业于华东交通大

学

,现在西南交通大学攻读硕士学位

,主要研究方向为电力电

子与电力传动。文章编号

:

10092

3664(

2007)

052

00072

04研制开发

一种单相三电平高功率因数

PWM整流器的研究与仿真

刘志敏

,宋文胜

,冯晓云

,赵小皓

(西南交通大学电气工程学院

,四川成都

,

610031)

摘要

:介绍了一种新型单相三电平高功率因数

PWM整流器电路拓扑

,详细分析了该电路的工作状态

,推导了其数学

模型。采用预测电流控制和逻辑开关状态控制作为其控制策略

,经计算机仿真结果表明

,该整流器能够维持直流侧输出

电压稳定

,并可实现高功率因数运行。

关键词

:整流器

;三电平

;高功率因数

;预测电流控制

中图分类号

:TN

712文献标识码

:A

StudyandSimulationonaNovelSingle2

PhaseThree2

Level

PWMRectifierwithaHighPowerFactor

LIUZhi2

min,SONGWen2

sheng,FENGXiao2

yun,ZHAOXiao2

hao

(

CollegeofElectricalEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu

610031,China)

Abstract:Anovelsingle2

phasethree2

levelPWMrectifierwithhighpowerfactorisintroduced,theworkingstateis

analyzedindetail,andthemathematicmodeloftherectifierisderived.Thepredictivecurrentcontroltechniqueandlogic

switchstatecontrolfortherectifierisadopted.Thesimulationresultsshowthattherectifiercanworkwithhighpower

factor,andthevoltageofDCoutputissteadilized.

Keywords:rectifier;three2

level;highpowerfactor;predictivecurrentcontrol

0　引　言

随着电力电子装置的广泛应用

,电网谐波及无功

“污染”现象日益严重

,给工业生产和社会生活带来危

害与不便。消除谐波并提高功率因数

,已经成为电力

电子学界和全社会关注的热门问题[12

2]

。同时

,电力电

子专家们也为此开展了大量的研究工作

,主要思想是

将

PWM技术引入变流装置

,使交流侧电流正弦化

,并

与电压同相位

,实现单位功率因数。目前

,高功率因数

整流器的研究[12

5]

已经比较成熟

,应用相对广泛

,但其

只限于中小功率范围

,而且在功率密度、开关损耗、传

输效率、系统成本、电磁污染和谐波畸变等方面仍不能

满足人们对其越来越高的性能要求。

因此

,寻求新型的拓扑主电路结构

,并将先进的控

制策略引入到

PWM整流器中

,是改善整流器质量、提

高系统性能和实现单位功率因数的主要措施之一

,是

单相高功率因数整流器的一个重要发展方向。本文引

入了一种新型单相三电平

PWM整流器电路拓扑结

构

,采用预测电流控制[6]

作为其控制策略

,逻辑开关控

制作为其

PWM调制模式

,并进行了计算机仿真。

1　新型

PWM整流器拓扑结构与工作原理

1.1　拓扑结构

单相中性点钳位的

PWM整流器主电路如图

1所示。

U

s为网侧电源电压

,L

s和

R

s为网侧电感和网侧

漏电阻。

a桥臂由

4个开关管(

T

1,T

1’

,T

2,T

2’)构成

,

b桥臂由

2个二极管

D

3和

C

2构成。直流侧由两个电

容

C

1和

C

2构成。根据电路的拓扑结构

,开关管

T

1’所

承受的电压应力与直流侧电压相等

,开关管

T

1,T

2和

T

2’所承受电压应力为直流侧电压的一半。

图

1　新型三电平

PWM整流器拓扑

1.2　工作状态分析

该整流器有

6种工作模式

,如图

2所示。当网侧

电流

i

s>0时

,工作模式

1、

2、

3分别用来生成网侧输

入端电压

U

ab=U

dc、

U

dc/

2和

0(假设直流侧电容电压

已平衡

U

1=U

2=U

dc/

2)三种状态。当网侧电流

i

s<0

时

,工作模式

4、

5、

6分别用来生成网侧输入端电压

U

ab=0、

-U

dc/

2和

-U

dc三种状态。

首先作如下假设

:所有的元件都为理想器件

,直流

侧输出电压在一个开关周期内保持不变

,直流侧两电

容上的电压已经达到平衡(

U

1=U

2=U

dc/

2)。

由于上桥臂与下桥臂不能够出现直通

,则

T

i与

T

i’不能同时导通

,T

i与

T

i’为一对互补的开关管(

T

i’

=

1-T

i)

,其驱动信号应该互补。该

PWM整流器的

6

・

7

・　

2007年

9月

25日第

24卷第

5期通信电源技术

TelecomPowerTechnologiesSep.

25,

2007,Vol.

24No.5

图

2　新型

PWM整流器的

6种工作模式

种工作模式对应的开关状态如表

1所示。其中“

X”表

示开关信号既可以为“

1”

,又可以为“

0”。

表

1　新型

PWM整流器对应的

6种开关状态

Modei

sT

1T

2U

aoU

boU

abi

1i

oi

2U

1U

2

1+11U

1-U

2U

1+U

2i

s0-i

s↑

↑

2+100-U

2U

20i

s-i

s↓↑

3+0X-U

2-U

20000↓↓

4-11U

1U

10000↓↓

5-100U

1-U

1-i

si

s0↑↓

6-0X-U

2U

1-U

1-U

2i

s0-i

s↑↑

工作状态

1(

i

s>0,且

T

1T

2=11)

:该状态的等效

电路如图

2(

a)所示。开关管

T

1和

T

2导通

,T

1’和

T

2’

关断

,网侧端电压

U

ao=U

1,

U

bo=-U

2和

U

ab=U

1+

U

2。正向网侧电流

i

s减小

,并且对电容

C

1和

C

2进行

充电。

工作状态

2(

i

s>0,且

T

1T

2=10)

:该状态的等效

电路如图

2(

b)所示。开关管

T

1和

T

2’导通

,T

1’和

T

2

关断

,网侧端电压

U

ao=0,

U

bo=-U

2和

U

ab=U

2。如

果网侧电源电压

U

s大于(或小于)直流侧电压

U

dc的

一半

,则网侧电流

i

s增大(或减小)

;正向网侧电流

i

s

对电容

C

2进行充电

,电容

C

1通过负载电流放电。

工作状态

3(

i

s>0,且

T

1T

2=0X)

:该状态的等效

电路如图

2(

c)所示。开关管

T

1关断

,T

1’导通

,T

2既

可为关断也可为导通

,T

2’的驱动信号总是与

T

2互

补。网侧端电压

U

ao=-U

2,

U

bo=-U

2和

U

ab=0。

正向网侧电流

i

s增大

,电容

C

1和

C

2通过负载电流放

电。工作状态

4(

i

s<0,且

T

1T

2=11)

:该状态的等效

电路如图

2(

d)所示。开关管

T

1和

T

2导通

,T

1’和

T

2’

关断

,网侧端电压

U

ao=U

1,

U

bo=U

1和

U

ab=0。负向

网侧电流

i

s减小

,电容

C

1和

C

2通过负载电流放电。

工作状态

5(

i

s<0,且

T

1T

2=10)

:该状态的等效

电路如图

2(

e)所示。开关管

T

1和

T

2’导通

,T

1’和

T

2

关断

,网侧端电压

U

ao=0,

U

bo=U

1和

U

ab=-u

1。如

果网侧电源电压的模

|U

s|大于(或小于)直流侧电压

U

dc的一半

,则负向网侧电流

i

s减小(或增大)

,负向网

侧电流

i

s对电容

C

1进行充电。

工作状态

6(

i

s<0,且

T

1T

2=0X)

:该状态的等效

电路如图

2(

f)所示。开关管

T

1关断

,T

1’导通

,T

2既

可为关断也可为导通

,T

2’的驱动信号总是与

T

2互补。

网侧端电压

U

ao=-U

2,

U

b0=U

1和

U

ab=-U

1-U

2。

负向网侧电流

i

s增大

,并且对电容

C

1和

C

2进行充

电。

2　

PWM整流器的数学模型

定义

2个开关函数如式(

1)和(

2)所示

:

S

a

=1T

1T

2=11

0T

1T

2=10

-1T

1

T

2=0X(

1)

S

b=1i

s<0(

D

3导通)

-1i

s>0(

D

4导通)(

2)

根据表

1中所示的开关状态

,由基尔霍夫定律

(

KVLandKCL)

,对网侧输入端的电压和电流进行

・

8・

合集下载

三相三电平PWM整流器在煤矿应用的仿真研究

三相三电平PWM整流器在煤矿应用的仿真研究

Ｉ婴一盅王研霾…………………………一　

三租三电罕ＰＷＭ整琉器在煤矿应用的仿真研究　

陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司　李辉赵波　

【摘要】煤矿井下传动设备功率等级越来也大，传统两电平交流器已无法满足其电压和功率等级要求，隔爆型三电平变流嚣是未来发展的主导方向。本文分析了三相三电　

平整流嚣的工作原理和数学模型，建立了控制系统，并在Ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ做了仿真实验。结果表明三电平整流器可满足高压大容量的要求，具有良好的动态性能和稳态　

性能。　

【关键词】三电平；整流器；中点电压；高电压；大功率　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｉｎ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ　ｈａｓ　ｇｒｏｗｎ　叩ｉｄｌｙ　ｏｖｅｒ　ｔｈｅ　ｐａｓｔ　ｆｅｗ　ｙｅａｒｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅ￣－ｌｅｖｅｌ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｃａｍｅ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｒｅｎｄｓ　ｄｕｅ　ｔＯ　ｔｈｅｉｒ　ｏｂｖｉｏｕｓ　

ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｃｏｍｐａｒｅｔｏｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｗｏ—ｌｅｖｅｌ　ｏｎｅｓｉｎｈ　ｖｏｌｔａｇｅａｎｄ　ｇｒｅａｔｐｏｗｅｒ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ　ｏｆｔｈｅ　ｒｅｃｔｉｆｉｅｒｉｓ　ｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅ　ｃｏｒｔｔｘｏｌ　ｍｏｄｅｌ　ｉｓ　ｂｕｉｌｔ　ｉｎ　Ｍａｄａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．１Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｉｓ　ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ　ｃ∞ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ　ｉｎ　ｇｒｅａｔ　ｖｏｌｔａｇｅ　ａｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ａｎｄ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ　ｉｎ　ｓｔｅａｄｙ－－ｓｔａｔｅ　

ａｎｄ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｌｏａｄ　ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ．　

三电平逆变器pwm驱动波形

三电平逆变器pwm驱动波形

三电平逆变器pwm驱动波形

下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!

并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!

Download tips: This document is carefully compiled by the

editor. I hope that after you download them, they can help you

solve practical problems. The document can be customized and

modified after downloading, please adjust and use it according to

actual needs, thank you!

In addition, our shop provides you with various types of

practical materials, such as educational essays, diary

appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles,

topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts,

other materials and so on, want to know different data formats and

writing methods, please pay attention!

标题：深入解析三电平逆变器PWM驱动波形

单相三电平PWM整流器电流解耦控制方法

单相三电平PWM整流器电流解耦控制方法

２０１２年３月２５日第２９卷第２期　ＣｉＬ馋电．潦　】－：　

Ｍａｒ．２５，２０１２，Ｖｏ１．２９　Ｎｏ．２　

文章编号：１００９—３６６４（２０１２）０２—０００８—０４　

单相三电平ＰＷＭ整流器电流解耦控制方法　磷截开发ｉ　

黄嘉鹏，张斐　（西南交通大学电气工程学院，四川成都６１００３１）　

摘要：基于单相三电平中点箝位（Ｎｅｕｔｒａｌ　Ｐｏｉｎｔ　Ｃｌａｍｐｅｄ，ＮＰＣ）ＰＷＭ整流器的工作原理，将　ｑ坐标系引入单相整流　

器，给出了由坐标系的整流器数学模型。提出了一种电流解耦控制策略，对解耦后的ｄ、ｑ轴电流分别进行比例控制，极　大地降低了控制系统设计的复杂性，并具有良好的线性控制特性。计算机仿真和实验结果表明，基于电流解耦控制的　ＰＷＭ整流器功率因数高、动态性能好，验证了该策略是正确可行的。　关键词：解耦控制；ＳＶＰＷＭ；三电平整流器　中图分类号：ＴＭ４６ｌ　文献标识码：Ａ　

Ｎｏｖｅｌ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｄｅｅｏｕｐｌｅｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｆｏｒ　Ｓｉｎｇｌｅ　Ｐｈａｓｅ　Ｔｈｒｅｅ—Ｌｅｖｅｌ　ＰＷＭ　Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ　

ＨＵＡＮＧ　Ｊｉａ—ｐｅｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｆｅｉ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００３１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ　ｐｈａｓｅ　ｔｈｒｅｅｑｅｖｅｌ　ｎｅｕｔｒａｌ　ｐｏｉｎｔ—ｃｌａｍｐｅｄ（ＮＰＣ）ＰＷＭ　ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ　ｉｓ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ａｎｄ　ａ　

ｍａｔｈｅｍａｔｉｃ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＰＷＭ　ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｑ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｒａｍｅ　ｉｓ　ｓｅｔ　ｕｐ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ａ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｄｅｃｏｕｐｌｅｄ　ｃｏｎ—　ｔｒｏｌ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｔｈａｔ　ｄｅｃｌｉｎｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｄｅｍ—　ｏｎｓｔｒａｔｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｉｓ　ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ　ｕｎｄｅｒ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｄｅｃｏｕｐｌｅｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｈａｓ　ｈｉｇｈｅｒ　ｐｏｗｅｒ　ｆａｃｔｏｒ　ａｎｄ　ｂｅｔｔｅｒ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｗｈｉｃｈ　ｃｏｎｆｉｒｍｓ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒａｔｅｇｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄｅｃｏｕｐｌｅｄ　ｅｏｎｔｒｏｌ；ＳＶＰＷＭ；ｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌ　ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ　

三相电压型PWM整流器的仿真讲解

三相电压型PWM整流器的仿真讲解

武汉理工大学《电力装置与系统》课程设计说明书

I 摘要

为了解决电压型PWM整流器直接功率控制系统主电路参数设计问题,根据整流器在dq两相同步旋转坐标系中的数学模型建立了其功率控制数学模型.基于功率控制数学模型,结合整流器直接功率控制系统的特点,推得交流侧电感是由功率、功率滞环比较器环宽及开关平均频率决定的;直流侧直流电压是由交流电压、电感及负载决定的;突加负载时直流侧电容是由直流电压波动、功率、电感及负载决定的.根据上述影响主电路参数的诸多因素,提出交流侧电感、直流侧电压及直流侧电容的设计方法.计算机仿真和实验证明了本文提出的设计方法是可行的.

关键词 PWM整流器; 直接功率控制; 直流电压; 交流侧电感; 直流电容

武汉理工大学《电力装置与系统》课程设计说明书

1

目录

1 电压型PWM整流器.................................................................................................2

1.1电压型PWM整流器拓扑结构及数学模型........................................................3

1.2 电压型PWM整流器DPC系统结构及原理......................................................3

2 电压型PWM整流器DPC系统主电路参数设计....................................................5

2.1 交流侧电感的选择..............................................................................................5