单相电压型pwm整流器波形分析

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1、单相电压型PWM整流器波形分析对于单相VSR而言，其交流侧基波电压控制有两种PWM的调制方式，即双极性调制和单极性调制。以下将根据双极性PWM的调制方式，分析单相电压型PWM整流器（如图1所示）。图1单相电压型PWM整流器基于matlab的波形分析及仿真结果将图1的单相电压型PWM整流器在matlab中建立仿真模型如下图所示::EH0Scope2系统仿真参数如下：交流侧电网电压220V,工频直流侧电阻Rl=10Qo主电路储能元件参数为L=3Mh,C=143

2、iF。PI参数Ki=2.3,ii=128o♦图3控制信号的时序分布(1)交流侧电压v(t)若单相VSR直流侧

3、电容足够大，则在PWM过程中可近似认为其直流侧电压为一定值，即vde⑴=Vde。这样当采用双极性调制时，单相VSR交流侧电压v(t)波形为幅值在Vde、-Vd(J'Rj切换的PWM波形。第k周期屮v⑴波形如图4所示。r(/)f图4交流测电压波形(1)电感端电压vi/t)单相vsr网侧电感端电压vi(t)等于电网电动势e(t)与其交流侧电压v⑴之差，即VL⑴=e(t)—v(t)。若令e(t)=Emsincot，且当开关频率远高于电网基波频^•时，第k个开关周期中e⑴可近似为一常值，即e(t)二e(kTs)=EmsincokTs。其中，kTsStS(k+l)Ts。如图

4、5所示。图5屯感电压波形(2)网侧电流i(t)若忽略单相VSR网侧电阻，则网侧电流i⑴为:i(t)=l/LlvL(t)dt=l/U[e⑴一v(t)]dt得第k个开关周期网侧电流表达式为：i(t')=l/L(Emsin(okTs-Vde)t'+i(t'=0)(0

5、ikm—i(t'=0)-i(t—ton)=Vdc-Emsino)krrsLton(Vdc-^Em)由于采用双极性PWM控制，第k个开关周期中的PWM占空比Dk=(2tcn-Ts)/Ts;得：Aikm=[Ts(Vdc-EmsincokTs)(1+Dk)]/2L网侧电流i⑴波形如图6所示。图6网侧电流波形(1)直流侧电流idc⑴对单相VSR主电路拓扑结构，当采用双极性PWM控制时，其VSR直流侧电流idc(t)与网侧电流i⑴间的关系为idc(t)=i(t)p;式中p双极性二值逻辑开关函数。显然，VSR直流侧电流ide(t)是对VSR网侧电流i(t)调制的结果。当幵关频

6、率与网侧电感取值足够大时，可忽略VSR网侧谐波电流。若单相VSR运行于单位功率因数整流状态时，其网侧电流可近似描述为i(t户ksincot式屮Im网侧电流基波峰值。U(t)波形如阁7所示。图7立流侧电流波形(2)直流侧电压vdc(t)实际上，由于直流侧电流ide(t)波形为PWM波形，因此当直流侧电容量有限时，Vde(t)—定是脉动的。而直流侧电容一方面旁路了ide(t)的谐波分量，另一方面抑制了直流电压的波动。单相VSR直流回路方程为：idc(t)-Cdvdc(t)/dt=vdc(t)/RL；式中C直流侧电容；RL直流负载电阻。求得第k个开关周期中直流侧电压脉动

7、峰峰值Avdekm为：Avdckm-[Ts(l-D2k)Imsino)kTs]/2C；图8给出了稳态条件下，一个正弦周期中单相VSR双极性调制吋的直流侧电压波形，为清晰起见，图屮PWM载波比NsFs/FplS(fs载波频率；A