西南交通大学本科生课程设计
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通过观察仿真波形可知，变压器原边输入电压和电流有一定的相移，但是原边输入电流接近正弦波；两个副边侧的输入电压和输入电流基本同相位，近似在单位功率因数运行；直流侧的两个电容的电压差值很小，约为?20V，达到了中点平衡控制的要求；直流侧输出电压波形脉动很小，所以二重化达到了减少谐波含量的作用。
4.3 仿真结果分析
本章是在前述的理论分析基础之上，基于MATLAB/SIMULINK仿真软件进行的仿真。其中仿真了以CRH1型车为原型的两电平拓扑电路和以CRH2型车原型的三电平拓扑电路，采用相同的双环（电压外环和电流内环）控制结构实现闭环控制，比较了瞬态直接电流控制和预测直接电流控制两种策略。
仿真的结果表明，瞬态直接电流控制和预测直接电流控制均是比较好的控制策略，可以实现PWM整流器高功率因数、低谐波污染，并且具有良好的动静态性能。但相比之下，预测直接电流控制方法是建立在瞬态模型的基础之上的，因而具有较好的动态响应和稳态响应。
通过分别对两电平和三电平拓扑电路的仿真，分析得出三电平电路控制较为复杂，但是却能减小直流侧电压的脉动，减少谐波含量；根据仿真结果分析，直流侧加入二次滤波环节以后，网侧输入电压和电流的波形明显得到改善；在是否引入中点电位平衡的仿真中，通过波形可知，加入中点电位平衡控制有利于平衡直流侧两电容的电压，从而使得输出直流侧电压脉动更小。最后的二重化仿真表明在变压器的原边侧可以得到近似正弦波的电流波形。
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总 结
本课程设计是以单相PWM整流器为研究对象，在基于CRH1型车的两电平拓扑电路和基于CRH2型车的三电平拓扑电路之上，分析了两电平PWM整流器、三电平PWM整流器的工作原理和工作模式，通过定义开关函数，建立了各自的等效电路以及数学模型。对整流器的电流控制策略、三电平二重化控制策略、三电平中点电位平衡控制策略进行了理论分析和仿真研究。得出一些结论：
（一）瞬态直接电流控制和预测直接电流控制都是比较好的直接电流控制策略，能使PWM整流装置近似单位功率因数运行，直流电压脉动小，动态和静态特性良好。但预测直接电流控制在动态响应方面更为出色。
（二）直流侧加入二次滤波环节以后，直流侧电压脉动明显减小，改善了直流输出电压波形。 （三）比较了两电平拓扑结构和三电平拓扑结构各自性能，三电平拓扑电路的交流输入电压为五个电平的电压的等效，更加的接近正弦波，有利于减少交流侧的谐波含量。
（四）在三电平仿真中，容易出现直流侧中点电位不平衡的现象，通过引入一种简单的中点电位平衡控制策略（脉冲转换法），有效地平衡了直流侧两电容的电压。
（五）由三电平PWM整流器的二重化仿真得出：二重化能够提高系统容量，减少交流侧输入电流谐波含量，减小直流输出电压的，同时对于直流侧中点电位平衡也起到一定作用。
由于时间和条件原因，对于PWM整流器的研究还比较肤浅，对于三电平多重化能够一定程度上调节直流侧中点电位的平衡还没能找到原因，对于控制策略的分析也还有些欠缺。再加上没对实验中的波形进行频谱分析，对于波形的改善没能得出确切的数据，故谐波分析这一块做得不够好；在对主电路控制的时候，没能够实现PWM整流器由牵引工况向逆变工况转换，缺少这方面的对比分析；仿真实验所采用的数据均是来自于参考资料，并没有进行严格的参数推导设计，因此，在接下来的毕业设计中，还需做做进一步的分析和研究。
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参考文献
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