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时间:2018-07-29
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1、三相三电平三开关VIENNA整流器设计与实现电工电气(2014No.1)三相三电平三开关VIENNA整流器设计与实现周奖1,陆翔2(1广西大学电气工程学院,广西南宁530004;2广西大学物理科学与工程技术学院,广西南宁530004)摘要:与传统的两电平变换器相比,多电平变换器输出电平数增加,输出波形阶梯增多,更加接近目标调制波。分析了三相三电平三开关VIENNA整流器的工作原理,介绍了电路的实现方法,给出了主电路及采样电路的设计。搭建了一个800W的实验平台,利用TMS320F2812DSP来实现控
2、制算法。实验结果表明,所设计的电路能满足预定的要求,在工业控制中应用前景广阔。关键词:三电平;VIENNA整流器;电量参数测量;电路设计;数字信号处理器中图分类号:TM461文献标识码:A文章编号:1007-3175(2014)01-0011-05DesignandRealizationofThree-Phase/Level/Switch(VIENNA)RectifierZHOUJiang1,LUXiang2(1CollegeofElectricalEngineering,GuangxiUnivers
3、ity,Nanning530004,China;2CollegeofPhysicalScienceandTechnology,GuangxiUniversity,Nanning530004,China)Abstract:Comparedwiththetraditionaltwo-levelconverter,theoutputlevelnumberofmulti-levelconverterincreasesandtheout-putwaveformladderincreases,soitismore
4、closetothetargetmodulatedwaves.Thispaperanalyzedtheworkingprincipleofathree-phase/level/switch(VIENNA)rectifier,discussedtheimplementationofthecircuit,andintroducedthedesignofthemaincircuitandsamplingcircuitindetail.An800Wexperimentalplatformwasbuilt.TM
5、S320F2812DSPwasusedtorealizethecontrolalgorithm.Ex-perimentalresultsshowthatthedesignedcircuitcanmeetthepreconcertedrequirementsinpossessionofwideprospectforapplicationofindustrialcontrol.Keywords:threelevels;VIENNArectifier;electricquantityparametermea
6、surement;circuitdesign;digitalsignalprocessor随着现代电力电子技术的进步,以及社会经济的快速发展,电力电子变换器被广泛地应用在工业各个领域中。其中,KolarJ.W.等学者在1994年提出的三相三电平三开关(VIENNA)整流器[1](以下简称为VIENNA整流器)由于所需的功率管器件少且电压应力仅为直流母线电压的一半,无桥臂输出电压直通问题,不需设置驱动死区时间,以及控制电路简单等优点,得到了国内外学者的广泛关注和深入研究[2-7]。相对于传统的两电平变换
7、器,多电平变换器输出电平数增加,降低了输出电压的跳变,同时输出电压谐波含量减少,更加接近目标调制波。器件的等效开关频率提高,开关频率可以降得较低,损耗减少,效率提高。该整流器可应用在电力系统有源电力滤波器、无功补偿、潮流控制、不间断电源、交直流传动系统、通信电源、新能源领域中的风力发电、混合动力车充电站、工业变频器等,对其拓扑及其控制策略的研究具有重要的理论意义和工程价值。本文设计了一台800W的VIENNA整流器,详细介绍了主电路、采集电路的设计以及程序设计等。1VIENNA整流器的工作原理VIEN
8、NA整流器的硬件电路如图1所示。VIENNA整流器的硬件电路拓扑由6个快速恢复二极管(D1~D3,D'1~D'3)、3个升压电感、3个双向功率开关管以及2组输出电容等构成。基金项目:广西大学科研基金项目(XJZ120282)作者简介:周奖(1969-),男,讲师,硕士,研究方向为电工技术、功率因数校正;陆翔(1973-),男,高级实验师,博士研究生,研究方向为电力电子变流技术。11电工电气(2014No.1)三相三电平三开关VIENNA整流器设计与实现坐
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