三相变流器升降压工作特性分析

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1、三相变流器升降压工作特性分析

2、第1摘要：对于三相电压型、电流型变流器进行了低频建模，分析了三相电压型整流器在SP与SVM调制方式下的升压特性和电流型变流器在SP调制下的降压工作特性。关键词：低频模型；SVM；SP0引言当能量从交流侧向直流侧传送时，电压型SP变流器具有升压特性，电流型SP变流器具有降压特性。电压型SP变流器工作原理与Boost直流斩波器相似，因而将Boost直流斩波器的概念引入三相电压型SP变流器。而电流型SP变流器工作原理则近似Buck直流斩波器。本文对三相电压型SP变流器和电流型SP变流器建立了低频数学模型。分析了在SP和SVM调制方法下三相电压型变流器的升压特性和

3、SP调制方式下三相电流型变流器的降压特性。对于三相变流器电路工作模式分析具有较大指导意义。1三相SP变流器的低频数学模型三相电压型SP变流器主电路拓扑如图1所示。从直流侧的角度出发，以单位功率因数整流器为例，讨论三相电压型SP变流器的低频数学模型[1]。电压型单位功率因数变流器的等效电路如图2所示。其低频相量图如图3所示。在低频时式（1）成立。500)this.style.ouseg(this)">（1）式中：Vdc为变流器直流侧电压；（sa1，sb1，sc1）为三相调制波函数的基波分量；（va1，vb1，vc1）为变流器交流侧电压的基波分量。500)this.style.ouseg(

4、this)">图1电压型变流器主电路拓扑500)this.style.ouseg(this)">图2电压型变流器等效电路500)this.style.ouseg(this)">图3电压型变流器低频相量图三相开关函数基波分量为500)this.style.ouseg(this)">（2）式（2）中若载波幅值为1，则M为幅度调制比。由图3得变流器交流侧电压基波为500)this.style.ouseg(this)">（3）由式（1）、式（2）、式（3）得变流器直流侧电压为Vdc=500)this.style.ouseg(this)">（4）由式（4）可见，电压型变流器直流电压输出与幅度调制

5、比成反比。当幅度调制比增加时，同一载波周期内脉宽增加，但直流输出却减小。因而，三相电压型SP变流器具有Boost电路的特性[2]。在三相对称运行时，变流器的每相电压独立，各相也具有Boost特性。此外，三相电压型SP变流器还具有如下特点：1）三相SP变流器等效为两个Boost直流斩波器同时工作；2）三相SP变流器能量可以双向流动，四象限运行[3]。三相电流型变流器主电路拓扑如图4所示。同样可以分析三相电流型变流器的低频模。三相电流型变流器等效电路如图5所示。矢量图如图6所示。500)this.style.ouseg(this)">图4电流型变流器主电路拓扑500)this.style.

6、ouseg(this)">图5电流型变流器等效电路500)this.style.ouseg(this)">图6电流型变流器低频相量图若电网电压为500)this.style.ouseg(this)">（5）由电流型变流器的低频相量图可得电容电压为500)this.style.ouseg(this)">（6）三相开关函数中基波分量为500)this.style.ouseg(this)">（7）不考虑电路损耗，变流器交、直流侧满足功率守恒。500)this.style.ouseg(this)">=VdcIdc（8）又500)this.style.ouseg(this)">（9）式中：Vdc

7、为直流侧电压；Idc为直流侧电流。由三相对称系统三相电流瞬时值和为常数，得电流型变流器输出电压为Vdc=500)this.style.ouseg(this)">EmM500)this.style.ouseg(this)">（10）由式（10）可见，电流型变流器直流输出电压与幅度调制比成正比。当幅度调制比减小时，同一载波周期内脉宽减小，直流输出减小。因而，三相电流型SP变流器具有降压电路的特性[4][5]。2三相电压型SVM变流器的升压特性分析2-levelSVM的开关状态矢量如图7所示，其实现方法是：在一个采样周期内，参考矢量vr由相邻的两个非零开关矢量vi、vi＋1和零矢量v0合成，

8、如式（11）所示。vrT=viti＋vi＋1ti＋1＋v0t0（11）式中：T为采样周期；ti，ti＋1，t0分别为开关矢量vi，vi＋1，v0的作用时间。500)this.style.ouseg(this)">图72-levelSVM开关状态矢量ti=mTsin500)this.style.ouseg(this)">ti＋1=mTsinθ(12）t0=Ts－ti－ti＋1式中：θ为参考矢量与顺时针方向最近的开关矢量之间的夹角；m为调制系数，如