三相電壓型PWM整流器的基本原理與建模分析

1、第三章三相電壓型 PWM整流器的基本原理與建模分析本文蓄電池充電裝置是采用可逆PWMg流器的智能充電裝置，PWMg流器既可工作于整流狀態(tài)又可工作于逆變狀態(tài)， 從而實現(xiàn)能量再生和提高網側功率因數(shù)，降低對電網的諧波 污染；并采用饋能放電，將蓄電池電能回饋到電網，節(jié)省電 能。三相電壓型 PWMg流器是本系統(tǒng)研究的基礎，擔負著為 蓄電池充電時提供直流電源及放電時向電網饋電的功能。本 章給出了三相電壓型 PWMg流器的基本原理及建模仿真。1.1 PWM整流器基本原理概論PWM整流器是一個可工作在四象限的、交流側和直流側 全控型的電流變換裝置。首先通過 PWh整流器的模型電路來 闡述其基本原理。圖3-1圖

2、3-1為PWM變流器模型電路。PWh變流器模型電路由主要由三部分構成：交流網絡、橋式功率開關管電路以及直流網絡。其中交流網絡可以等效為交流電動勢 E和網側電感L的串聯(lián)；直流 網絡可以等效為負載電阻 RL和負載電動勢eL串聯(lián)；橋式功 率開關管電路可以是電壓型橋路也可以使電流型橋路。忽略功率開關管橋路的損耗，根據交流側和直流側功率平衡關系可得1.1式h匸皿（3-1）式中：V , I 一交流側電壓、電流；Vdc, Ide 直流側電壓、電流。由式（1.1）可知：模型電路的的交，直流兩側相互制約。F面通過分析模型電路的交流側電壓電流來研究PWM變流器的運行原理。為簡化分析，忽略PWM勺諧波分量，只考慮基

3、波，穩(wěn)態(tài)運行時，PWM交流側電壓電流矢量關系如圖1.2所 示。以E為參考矢量，控制V可實現(xiàn)四象限運行。如2不變， 則,也不變，V的運行軌跡便成了以為半徑的圓。 在V分別抵達A, B, C, D 四個特殊點時，PWMI流器分別呈 現(xiàn)純電感特性、正電阻特性、純電容特性和負電阻特性。一交流側電壓矢量一交流側電流矢A）純電感特性運行B）正電阻特性運行C）純電容特性運行D）負電阻特性運行圖1.2PWM變流器交流側穩(wěn)態(tài)矢量關系圖E一交流電網電動勢矢量VVL-交流側電感電壓矢量I對pwM流器在四個特殊點間的運行規(guī)律詳細分析如下1.電壓矢量v端點在圓軌跡弧 AB上運動時，PWK整流器 運行于整流狀態(tài)。此時，電

4、網的有功和感性無功注入到 PWM整流器，電能從電網經過 PWM整流器輸送到直流負載。 注意，當PWMi行在B點時，是單位功率因數(shù)的整流控制 ；在A點 運行時，電網中只有感性無功注入PWM整流器，此時有功功率不會注入PWMS流器。2.當電壓矢量v端點在圓軌跡弧 Be上運動時，PWh整流 器運行于整流狀態(tài)。此時， PWM整流器需從電網吸收有功及 容性無功功率，電能將通過 PWh整流器由電網傳輸至直流負 載。當PWMI流器運行至 C點時，PWMI流器將不從電網吸 收有功功率，而只從電網吸收容性無功功率。1.當電壓矢量V端點在圓軌跡弧 CD上運動時，PWh整流 器運行于有源逆變狀態(tài)。此時，PWM整流器

5、需向電網傳輸有功及容性無功功率，電能將從PW嗨流器直流側傳輸至電網。 當PWMS流器運行至D點時，便可實現(xiàn)單位功率因數(shù)有源逆 變控制。4.當電壓矢量V端點在圓軌跡弧 DA上運動時，PWh整流器運行于有源逆變狀態(tài)。此時，PWM整流器向電網傳輸有功及感性無功功率，電能將從 PWM整流器直流側傳輸至電網。 根據上述分析，實現(xiàn) PWM整流器四象限工作的條件是對 網側電流進行控制。一種方式是控制 PWM整流器的交流側的電壓來對它的網側電 流進行間接控制 ; 另一種方式是通過網側電流的閉環(huán)控制來 對PWM整流器的網側電流進行直接控制。1.2可逆充放電裝置中 PWM整流器的選擇1.2.1 PWM 整流器的分類隨著 PWM 整流器的技術發(fā)展，己經設計出多種 PWM 整流 器，其分類如下 32:f電壓源型按垃流儲能林分類電流源型単相電路按電網相數(shù)分類三相電路塞相電路PWM幣流妙按PWM丿|咲調制分類器蠶靄按橋路機構分類:半橋電路 '全橋電路 '二電平電路按調制電平分類三電平電路務電平電路1PWM整流器的分類方式很多，最基本的分類方法就是將PWM整流器分成電壓型、電流型，