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《全数字单相三电平整流器的控制电路设计》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、全数字单相三电平整流器的控制电路设计摘要：三电平整流器由丁-其独特的优点，受到了越来越多的重视。介紹了三电平桥式整流器的工作原理，并用数字信号处理器对具控制系统进行了实现，说明了全数字控制系统的硬件设计和软件设计的方法。仿真和实验结果验证了理论研究的结杲。关键词：数字信号处理器;三电平;PWM整流器;功率因数校止o引言三电平（ThreeLeveLTL）整流器是一种可用于高压大功率的PWM整流器，具有功率因数接近1,且开关电压应力比两电平减小一半的优点。文献［1］及［2］提到一种三电平Boost电路，用于对整流桥进行功
2、率因数校正,但由于二极管整流电路的不可逆性，无法实现功率流的双向流动。文献［3］，［41及［5］提到了几种三电平PWM整流器，尽管实现了三电平，但开关管上电压应力减少一半的优点没有实现。三电平整流器尽管比两电平整流器开关数量多，控制复杂，但其具有两电平整流器所不具备的特点：1）电平数的增加使Z具有更小的直流侧电压脉动和更佳的动态性能，在开关频率很低时，如300〜5OoHz就能满足对电流谐波的要求；2）电平数的增加也使电源侧电流比两电平中的电流更接近正弦，且随着电平数的增加，正弦性越好，功率因数更高；3）开关的增加也有
3、利丁-降低开关管上的电压压应力，提高装迸工作的稳泄性，适用丁•对电压要求较高的场合。1TL整流器工作原理TL整流器主电路如图1所示，曲8个开关管V11〜V42组成三电平桥式电路o«^ui=u2=ud/2,则每只开关管将承担直流侧电压的一半。Ir图1TL整流器主电路以左半桥臂为例，1态吋，当电流is为正值吋，电流从A点流经VD11及VD12到输出端;当is为负值时，电流从A点流经V11及V12到输出端，因此，无论is为何值，均有uAG=uCG=+ud/2,D1防止了电容Cl被V11（VD11）短接。同理，在o态时，有u
4、AG=o；在7态时，有iiAG=uDG=-ud/2,D2防止了电容C2被V22（VD22）短接。右半桥臂原理类似，因此A及B端电压波形如图2所示，从而在交流侧电压uAB上产生五个电平:+ud,+ud/2,o,-ud/2,-udo图2TL整流器波形每个半桥均有三种工作状态，整个TL桥共有32=9个状态。分别如下：状态0（1,1）开关管Vii,V12,V31,V32开通，变换器交流侧电压uAB等丁y,电容通过直流侧负载放电，线路电流is的大小随主电路电压us的变化而增加或减小。状态1（1,0）开关管Vii,V12,V32
5、,V41开通,交流侧输入电压uAB等于ud/2,输入端电感电压等于us-uio电容C1电压被正向（或反向）电流充电（U1状态2（1,-1）开关管Vii,V12,V41，V42开通，输入电压iiAB=ud,正向（或反向）电流对电容C1及C2充电（或放电），由丁•输入电感电压反向，电流is逐渐减小。状态3（0,1）开关管V12,V21,V31,V32开通,交流侧输入电压uAB等于-ud/2,输入电感上电压等于US+U1。电容电压被止向（或反向）电流充电（或放电）。状态4（0,0）开关管V12,V21,V32,V41开通，
6、输入端电压为o，电容通过直流侧负载放电,线路电流is的大小随主电路电圧us的变化而增加或减小。状态5（0,-1）开关管V12,V21,V41,V42开通，交流侧电压为ud/2,正向（或反向）电流对•电容C2充电（或放电），电容C1通过负载电流放电。状态6（-1,1）开关管V21,V22,V31,V32开通,uAB=-ud,正向（或反向）线电流对两个电容C1&C2充电（或放电），由于升压电感电压正向，线电流将逐渐增加。状态7（-1,O）开关管V21,V22,V32,V41开通，交流侧电压电平为-ud/2,正向（或反向）
7、电流对电容C2充电（或放电），电容C1通过负载电流放电。状态8（-1,-1）开关管V21,V22,V41，V42开通，输入端电压为0,升圧电感电压等于US,两个电容C1及C2均通过负载电流放电。电流is根据电压US的变化而增加（或减小）。2硬件电路设计从图2可以看出，在输入电压频率恒定的悄况下，耍在变换器交流侧产生一个三电平电圧波形,输入电压一个周期内应定义两个操作范围：区域1和区域2,如图3所示。图3工作区域在区域1,电压大于-ud/2,并且小于ud/2,在电压uAB上产生三个电平：-ud/2,o,ud/2o同理，
8、在区域2,电压绝对值人于ud/2,并小于直流侧电压Ud,在电压正半周期（或负半周期）上产生两个电平：ud/2和ud（或・ud/2和・ud）。相应电平的工作区域如表1所列。表1相应电平的工作区域工作区域1212us>ousous
