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《两电平和三电平脉冲整流器地比较》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、实用文档两电平与三电平的脉冲波形比较电牵二班组员：杨洋20121550曾绍桓20121543徐刚堂20121544代思瑶20121565黄异彩20121569赵杰20121571标准文案实用文档两电平与三电平的脉冲波形比较标准文案实用文档我国引进的时速200公里动力分散型交流传动动车组中,CRHI、CRHS动车组主电路均采用了两电平全桥整流电路。为了降低开关管的电压应力和改善PWM整流器网侧输出波形,CRHZ动车组采用了二极管箱位三电平PWM整流器电路结构。下面主要对这两种电路拓扑的工作原理及数学模型进行分析和研究。1.1两电平整流器原理与数学模型单相电压型两电平Pwm整流器主电路如图2一
2、1所示,网侧漏感L二起传递和储存能量,抑制高次谐波的作用;支撑电容Cd起抑制高次谐波,减少直流电压纹波的作用;电感LZ和电容CZ形成串联谐振电路,用于滤除电网的2次谐波分量。把开关器件(这里采用IGBT)视为理想开关元件,定义理想开关函数S,和S,,从而得到如图2一2所示简化等效电路。两电平PWM脉冲整流电路两电平PWM整流器等效电路由于上桥臂与下桥臂不能够出现直通,则与、与不能同时导通和关断,驱动信号应该互补。PWM整流器网侧输入端电压取值有、0、-三种电平,有效的开关组合有=4种,即S,S,=00、01、10、11四种逻辑,则PWM整流器输入端电压有如下关系:=（）则由式(2一2),系
3、统的瞬时等值电路如图2一3所示标准文案实用文档瞬时等值电路由图2-3可见,通过不同的控制方法适当调节“的大小和相位,就能控制输入电流的相位以控制系统功率因数;同时控制输入电流的大小以控制传入功率变换的能量,也就控制了直流侧输出电压。因此,通常采用电压外环和电流内环相结合的双闭环控制方式。此等值电路的电压矢量平衡方程为:对应于四个开关的不同工作状态,电路共有以下三种工作模式:工作模式1：=00或11,即下桥臂开关或上桥臂开关全部导通,则此时“=0,电容向负载供电,直流电压通过负载形成回路释放能量,直流电压下降,因此,为了保证直流侧电压的稳定,工作模式1的导通时间比较短,这也是在空间电压矢量调
4、制中,两个零矢量的作用时间要比其他六个矢量的作用时间短的原因。另一方面,网侧电压二两端电压直接加在电感上,对电感充、放电。此时对应的电压矢量平衡方程如下(忽略等效电阻的影响):=工作模式3:=10,等效电路如图2-4(b)所示,则=。>0,储存在电感中的能量向负载和电容释放,电感电流下降,一方面给电容充电,使得直流电压上升,保证直流电压稳定,同时高次谐波电流通过电容形成低阻抗回路;另一方面给负载提供恒定的电流。此时对应的电压矢量平衡方程如下:=-标准文案实用文档=01时的电路=10时的电路在任意时刻,PWM整流器只能工作在上述三种模式中的一种状态下,在不同的时区,通过对上述3种开关模式的切
5、换,保持直流侧负载电压的稳定和负载电流i。的双向流动,也即实现能量的双向流通。由图2-1所示主电路结构可知,网侧串入一电感元件形成Boost电路的拓扑结构,使得直流侧输出电压大于网侧电压峰值。假设开关管为理想模型,在换相过程中没有功率损失和能量储存,则交流侧与直流侧瞬时功率应当相等。即:=又由等效电路的拓扑结构可得:=--=--将式(2-7)、(2-8)代入式(2-9),得式(2-10)所示两电平PWM整流器的主电路数学模型,其中为二次滤波电容上的电压。=--（）=（）--标准文案实用文档2.2三电平整流器原理三电平二极管箱位PWM整流器拓扑如图2-5所示,它采用8个功率开关器件(这里采用
6、IGBT)构成两组对称的桥臂。每一桥臂有4个开关管,其中直接连到正负直流母线上的2个开关管称之为主开关管,中间的2个开关管称之为辅助开关管。两组桥臂各带2个箱位二极管,以防止电容或因开关操作而发生直通。直流侧支撑电容由2个同样的电容串联组成,这样就可以提供一个中性点,连接到中性点上的2个箱位二极管可以把PWM整流器的电压箱位到中性点电位,因此该整流器也称为中点箱位PWM整流器.为了便于分析电路,首先根据开关管不同的工作状态,定义电路的三种工作状态:1态、O态、-1态(假设两电容上的电压相等),以左半桥为例:根据每种不同情况我们可以等效电路为：二电平二极管箱位PWM整流器开关等效电路图标准文
7、案实用文档由开关等效电路可知,每组桥臂可以等效为一个开关,该开关具有1、0、一1三种等效状态,两组桥臂有9种开关关组合,主电路有9种工作模式。工作模式0:()=(1,1),开关管与、与导通,整流器交流侧被短路,网侧输入电压等于0,电容、通过直流侧负载放电,网侧电流的大小随网侧电压的变化而增大或减小。工作模式1:()=(1，0),开关管与,和导通,网侧输入电压等于网侧漏感电压等于-电容q上的电压被正向(或反向),电流充电(
