两电平PWM整流 - 图文(4)

2019-08-03 12:29

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具体参数设置如下:下图3.1

图3.1

其中各个功能块用子系统封装好。主要有控制功能块:包括SPWM产生,PI调节,低通滤波,三角载波信号功能子模块,正弦同步信号输出模块等。对全桥整流部分直接使用了Matlab 2007里提供的全桥组件Universal Bridge

我负责子系统Subsystem 1整体框架的搭建(没有细调PI参数,只是为了测试系统结构是否正确)和子系统Subsystem 2 SPWM信号的产生。

SPWM的信号我采用单极性方式产生,基本原理如下述3.3.1所述。载波三角波的幅值选取为50V。

3)Subsystem 的电路图如图3.2所示:

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Scope1-uUnary Minus1wineSubtract2Relay22Out2Scope31Out1Subtract1Relay1sanScope2 图3.2

PWM控制信号产生

5)整体电路仿真图:

ContinuouspowerguiScope+-vVtLC L1C1RelayOut1Out2-ugUnary Minus1Relay1AB+SubsystemRelay2-uUnary MinusRelay3Scope2-Universal BridgeVv+-LU 图3.3单相电压型PWM整流电路建立仿真电路

3.3 相关参数计算

3.3.1 交流侧滤波电感的选择

由于控制方案对电感参数选择有一定的影响,所以分单极性调制和双极性调

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制两种情况对电感参数选择进行研究.

(1)单极性调制方案滤波电感Ls的大小一方面对输入电流的开关纹波有影响,另一方面也影响着实际电流的跟踪速度.此参数的选择直接影响系统的工作性能.直流侧电压选定后,交流侧电感设计对电源电流波形影响较大.忽略交流回路电阻可得变流器的工作方程为

disdt?us?uiLs,其增量式为?is?T0us?uiLs,其中T0为开关器件开通或关断的通断时间。

实际电流在跟踪参考电流过程中,每个控制周期中电流波动的幅值应满足电

流波动的最大峰值的要求,考虑最坏的工作情况是在相电压峰值附近,有

?i1?Usmton1Ls,?i2?(Ud?Usm)toffLs

(3-1)

式中Usm为相电压峰值,ton1为电流峰值附近器件的开通时间,toff为电流峰值附近器件的关断时间。

又因?i1??ism,?i2??ism,故Ls?Usmton1/?ism。其中?ism为交流电流变化最

大值Uil?Uimcos??Usm,,其中Uil为uii在电流峰值处幅值。

由toff1?UilTsUd?UsmTsUd,

有ton1?Ud?UsmUdTs

(3-2)

其中Ts为开关周期。 由推导可知

Ls?(Ud?Usm)toff1?ism

(3-3)

将toff1l代入上式可得(3-3)

Ls?Usm(Ud?Usm)Ts?ismUd

(3-4)

可见,在电流峰值附近,由开通或关断时间推导出的电感下限值相同.

Ls取值的大小,影响着实际电流的跟踪速度Ls的取值应使实际电流能跟上

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所需电流的最大变化率. 显然,在所需电流过零附近,电流变化率最大。因而可得到下面的条件

is?UdLston2?Ismsin(?Ts)

(3-5)

式中Ism为交流电流基波峰值,ton2为器件在电流过零点时开通时间,?为电源电流角频率.由此推出Ls?从而得

Ls?UdIsm?Udton2Ismsin(?t),而当fs?2KHz时,可认为sin(?Ts)??Ts,

(3-6)

3.3.2 直流侧二次滤波器的选择

单向桥式PWM直流输出电压除直流成分外,还含有二次谐波成分[5 6

],为使输出电压更平直,系统采用一电感电容串联谐振滤波器滤除二次谐波. 则 有2??1L2C2,电感L2上电流id2?为二次谐波电流最大值.。 电容C2上的电压峰值为Uc2max?Ud?Id2max2?(UC2max?Ud)Id2max2?C2UsIsUd其中Id2maxsin(2?t)?Id2msin(2?t),

,则有

C2?

(3-7)

根据经验取UC2max=1.1Ud,带入上式中得:C2?700?F。取C2?800?F,则

L2?3.2mH

3.3 .3直流侧支撑电容的选择

在脉冲整流器的设计中,直流侧滤波电容的选取也是一个关键性问题. 由于

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直流侧已加二次滤波环节,则直流支撑电容Cd主要由交流电感储能变化决定. 由能量守恒定律知,交流侧开关频率次电流脉动能量最大值等于支撑电容上能量脉动最大值,即

12Ls(Ism?12?ism)?12212Ls(Ism?1212?ism)? 12122Cd(Ud??Udm)?2Cd(Ud??Udm)2 (3-8)

从而得到:Cd?LsriIsmrvUdm22

式中ri为电源电流纹波系数,rv为直流电压纹波系数.。

3.4 输出波形

1.输入信号波形

输入信号波形20Fuzzy15105 幅值(v)0-5-10-15-20 0.650.660.670.68周期(s)0.690.70.71

图3.4

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