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《单相混合三电平PWM整流器的研究.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、《电气自动化~2012年第34卷第1期变流技术ConverterTechniques单相混合三电平PWM整流器的研究贺博程善美龚博(华中科技大学。湖北武汉430074)摘要:分析研究了单相混合三电平PWM整流器的拓扑结构和工作原理,建立了其基于开关函数的数学模型。提出一种适用于该拓扑结构的三电平SVPWM调制策略和中点电压平衡控制算法,并采用带网侧电压前馈的双闭环PI控制对整个系统进行控制。MATLAB仿真结果验证了理论研究的正确性和可行性。关键词:混合三电平;单相PWM整流器;SVPWM;双闭环控制;中点电压平衡[中图分类号]TM461[文献标志码]A
2、[文章编号]1000—3886(2012)01—0048—04StudyOnSingle-PhaseHybrid.Three.LeveIPWMRectifierHeBoChengShanmeiGongBo(HuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhanHubei430074,China)Abstract:Thetopologyandoperatingprincipleofsingle—phasehybrid—three-levelPWMrectifierarestudiedandanalyzed.Anditsm
3、athematicalmodelisfoundedbasedonswitchingfunctions.Athree—levelSVPWMcontrolstrategyandneutralpointvoltagebalancingcontrolalgorithmapplyingtothetopologyareproposed.Therectifieriscontrolledusingadual—loopPIcontrolsystemwithsourcevoltagefeedforward.Thevalidityandfeasibilityofthecont
4、rolschemeareverifiedbyMATALBsimulation.Keywords:hybrid-three-level;single—phasePWMrectifier;SVPWM;dual—loopcontrol;neutralpointvoltagebalancing0引言常见的拓扑结构有双三电平桥结构⋯、不对称桥式结构J等。本文采用一种混合三电平桥的拓扑结构,只需6个开关管便可实现高功率因素和减小电网谐波等目标。对于三电平结构变流器,中点电压平衡是一个影响系统性能的关键问题,比较常见的一种解决方法是采用SVPWM冗余矢量控制算法。本文
5、研Us究提出了一种适用于混合三电平桥且易于实现的中点电压控制算法,并通过计算机仿真验证了理论的正确性。1拓扑结构和工作原理1.1拓扑结构一传统单相三电平PWM整流器由两组对称的桥臂构成,每组桥臂由4个开关器件以及2个箝位二极管组成,故总共所需的功率器件为8个开关器件和4个箝位二极管。本文所研究的单相图1混合三电平单相PWM整流器拓扑结构混合三电平PWM整流器的拓扑结构如图1所示,这种结构由gnifSS,和SS:导通S导通6个开关器件、2个箝位二极管以及直流侧的两个电容组成。其S,导通中左半桥臂开关管承受的电压应力为直流侧电压的一半,右半桥S。和S:导通臂
6、开关管所承受的电压应力等于直流侧电压,故把这种结构称为因此整个系统可以产生6种有效开关组合,每一种开关组合可以混合三电平结构。产生一种整流器交流侧电平。每一种开关状态对应的等效电路1.2工作原理如图2所示。’整流器的控制核心是通过控制开关状态来控制整流器交流图2(a)对应a。=1,gb=一1的开关状态,此时开关管S,、S:侧电压,从而达到控制输入电流和输出电压的目的O若开关和S导通,交流侧电压Uob=Udc。当输入电流大于零时,电容管的开通和关断分别用1和0表示,则有如下约束条件,C和C通过输入电流充电I当输入电流小于零时,电容C。和CS+Sf=1(i=
7、1,2,3)(1)通过输入电流放电;图2(b)对应g0,g=-_1的开关状态,此开关函数gd和g定义如下:时开关管s、S:和s,导通,交流侧电压u=u2。当输入电流大于零时,电容C通过输入电流充电,当输入电流小于零时,电容收稿日期:2011—06—16c:通过输入电流放电。而电容C,始终通过负载电流放电;图248ElectricalAulOmation《电气自动化)2012年第34卷第1期变流技术Conve~erTechniques以产生五个交流侧电压的电平值为、、o、一。、一。这五个电平构成三电平SVPWM控制算法的基础矢量。2控制策略若忽略输入侧的电
8、阻,单相PWM整流器交流侧等效电路如图3所示,则有向量等式:us=u。6+L·i
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