对三电平整流器主电路建模的研究

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1、Vol.26No.62006.11/12船电技术2006年第6期对三电平整流器主电路建模的研究王莹(华东交通大学电气与电子工程学院南昌330013)摘要：三电平整流器也叫二极管钳位整流器，它的每个开关管所承受的关断电压为直流电压的一半，并且交流侧脉宽调制相电压有三个电平值，使得波形更接近正弦波。本文对单相三电平整流器的电路工作模式进行了分析，并据此建立了单相三电平整流器的数学模型并编写了S-FUNCTION。用瞬态电流法仿真对比simulink模块搭建与建立三电平整流器模型的波形结果，得出所建立的数学模型完全正确。关键词：三电平数学模型中图分类号：TM46

2、1文献标识码：A文章编号：1003-4862（2006）06-0037-04StudyontheMainCircuitMathModeloftheThree-LevelRectifier1WangYing(ElectronicandElectricEngineeringCollege,theEastChinaJiaoTongUniversity,Jiangxi330013,China;)Abstract：Thethree-levelrectifierisbasedondiodeclampedscheme.Eachswitchofitloadswithhal

3、ftheDCvoltage.ACPWMphasevoltagehavesthreevalues,whichmakestheACPWMwavemoreclosetothesine.Thispaperanalysestherun-modeofthethree-levelrectifiercircuitandestablishesthemathmodelofthesinge-phasethree-levelrectifier,andbasedonit,theS-functioniscompiled.Theeffectivenessofthemodelisveri

4、fiedbycomparingthesimulinkmodulesimulationwiththemathmodelusingtheinstantaneouscurrentcontrolalgorithm.Keywords：three-level；mathmodel(3)因为选择的采样周期很短，所以可以以连1引言续系统对系统进行建模和仿真。相对两电平PWM整流器，三电平PWM整流由此，三电平整流器的主电路工作模式可以归器能够减少电磁干扰，减少功率开关管的电压强纳为七种，如图2所示。每种工作模式的状态方程度，并且增加了开关频率，使得入端电流更接近正可归结为一

5、个，如下：弦，谐波含量显著减少。因此，三电平整流器的应X"=+AXBU用越来越多。其中：⎛⎞ucd12单相三电平整流器主电路的数学模型⎜⎟u⎜⎟cd2单相三电平整流器的主电路图如图1所示。=⎜⎟⎛⎞uNXu;U=⎜⎟;2为了简化计算，做了以下假设：⎜⎟⎝⎠iL⎜⎟iN(1)功率开关为理想的。⎜⎟i(2)忽略换流过程，即认为换流是瞬间完成的。⎝⎠2————————收稿日期：2006-05-20作者简介：王莹(1980—)，女，汉族，现为华东交通大学研究生，主修电力电子与交流传动。37船电技术2006年第6期Vol.26No.62006.11/1238Vol.

6、26No.62006.11/12船电技术2006年第6期⎡0-1⎤整流运行情况时的向量图如图4所示。C⎢d⎥⎢0-1⎥I"R⎢Cd⎥;NNU"N⎢⎥B=⎢00⎥jLIω"⎢⎥NN⎢1L0⎥I"NNU"⎢⎥S⎢00⎥⎣⎦⎛⎞11⎜⎟000s1⋅−图4整流运行情况时的向量图CC⎜⎟dd⎜⎟11由方程（1）和向量图我们可知，假如变压器⎜⎟000s2⋅−CC⎜⎟dd⎜⎟1二次侧电压U"N和电感LN已知的话，那么只要控制A=⎜⎟0000C⎜⎟2⎜⎟11R⎜⎟ss1(⋅−)2(⋅−)0−N0U"的幅值和相位，也就控制了I"的幅值和相位。LLLSN⎜⎟NNN⎜⎟111⎜

7、⎟−00利用此原理，我们得出瞬态电流控制的基本思路，⎜⎟LLL⎝⎠222方程如下：s1、s2的取值分别为：[*]u(t)=u(t)−i(t)R−i(t)⋅jωL−Ki(t)−(ti)SNNNNNN工作模式1——s1=0，s2=0；工作模式2——s1=1，s2=0；其中itI()=sinωt将其代入可得：NN工作模式3——s1=-1，s2=0；工作模式4——s1=0，s2=1；u(t)=u(t)−(IRsinωt+ILωcosωt)SNNNNN工作模式5——s1=0，s2=-1；−K[]Isinωt−i(t)NN工作模式6——s1=1，s2=1；工作模式7—

8、—s1=-1，s2=-1。*其中：i(t)的幅值为电压调节器的输出