应用matlab仿真单相pwm整流器的一种简单方法

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1、应用Matlab仿真单相PWM整流器的一种简单方法

2、第1内容显示中摘要：基于单相P整流器的结构和工作原理,建立了一种基于Matlab的仿真模型,具有原理清晰,仿真时间短,占用资源少的优点。关键词：P整流器；Matlab；仿真ASimplifiedMethodforSimulatingSinglePhasePRectifierbyUsingMatlabYEQi-feng,JINXin-minAbstract:AsimulationmodelforasinglephasePrectifierusingMatlabisintroduced,ulationtime

3、andconsumingrelativelittleresource.Keyulation　中图分类号：TN86文献标识码：B：0219－2713(2003)1·2－0037－04　1引言在高功率因数P整流器的设计中，通常需要对控制策略进行仿真。常用的电力电子仿真工具中，Pspice，Saber仿真时间长，产生大量的中间数据，占用资源多，会引起不收敛问题，适合于电路级仿真[1]。而Matlab以描述功率变换的状态方程为基础，有了状态方程，电路很容易用Matlab中的Simulink里的函数模块来表述，而且各种控制算法容易实现，而不必应用实际的元器件模型，减

4、小了仿真运算的难度。由于P型功率变换器是一类强非线性（电子开关器件在一个周期中既工作在饱和区又工作在截止区）或断续（即按时间分段线性，在几个时间段内电路都是线性的，但拓扑结构不同）或时变（电子开关器件导通时的电阻很小，截止时的电阻很大）的电路[3]。因此，变换器电路动态特性的解析分析方法较复杂，阻碍了这类变换器系统的动态分析与设计的顺利进行。而把状态空间平均法应用于功率变换器的建模，是一种简单有效的研究方法。当变流器运行于连续导电模式，并忽略其开关过程，即认为开关动作是瞬时完成的，这样，一个工作于连续导电模式下的P变流器可以用两个线性非时变电路来表示。它们

5、与一个周期中的两种开关状态相对应，设其状态空间方程分别为1）在时间间隔DT（0≤t≤t0）：500)this.style.ouseg(this)">=A1X2）在时间间隔（1－D）T（t0≤t≤T）：500)this.style.ouseg(this)">=A2X式中T为P开关周期，D是其占空比，X为状态向量，A1，A2为系统矩阵，将上述两个开关模型综合为一个平均模型为500)this.style.ouseg(this)">=[DA1＋(1－D)A2]X2单相P整流器的数学模型单相P整流器主电路如图1所示。忽略电感中的等效电阻，在仿真中用理想开关S来代替实

6、际器件,并把与开关器件并联的快恢复二极管的作用融入到理想开关中，当其中之一导通时，即认为该理想开关导通。用以下方式来定义开关函数：Sm=1（Sm′=0）上桥臂理想开关导通，下桥臂理想开关关断Sm=0（Sm′=1）上桥臂理想开关关断，下桥臂理想开关导通。500)this.style.ouseg(this)">图1P整流器主电路图考虑到单相电路的对称性，把单相电路看作两个双半桥单元，相应地把单相电源分为两个电源，ua=－ub=un/2，电感也分为La=Lb=Ls/2，这样就可以得到基于开关函数的单相P整流器的状态方程，对于a相L500)this.style.o

7、useg(this)">=ua－(uDN＋uNO)(1)当S1=1,S1′=0,uDN=Ud当S1=0,S1′=1,uDN=0因此式(1)可以写为L500)this.style.ouseg(this)">=ua－(S1Ud＋UNO)（2）同理可以得到L500)this.style.ouseg(this)">=ub－(S2Ud＋UNO)（3）式（2）式（3）相加,并注意到ia＋ib=0，ua＋ub=0可以得到uNO=－500)this.style.ouseg(this)">(S1＋S2)Ud这样式(1)变为L500)this.style.ouseg(this

8、)">=ua－500)this.style.ouseg(this)">(S1－S2)Ud（4）式(2)变为L500)this.style.ouseg(this)">=ub－500)this.style.ouseg(this)">(S2－S1)Ud（5）而对于直流侧则有C500)this.style.ouseg(this)">=iaS1＋ibS2－500)this.style.ouseg(this)">（6）图1中，eL=0利用式(4)，(5)，(6)就得到了单相P整流器关于开关函数的状态方程。这就为用Simulink搭建仿真模型提供了相应的基础。3P整流器

9、的控制方案该单相P整流器的控制框图如图2所示。参考电压Udref与