两电平脉冲整流器主电路

T1T4

D2 D3

D1T3 / T2 D4

D1D4

T3T2

T1D3 / D2T4

T1T4

D2 D3

工作状态 能量传送
等效电路
电源短接 uN LN
a, b
整流 uN LN 直流侧 d
反馈
uN 直流侧 LN
c
电源短接
LN uN
a, b
反馈 直流侧 uN LN d
在这些和谐号动车中，CRH1、CRH3和CRH5型车采用的是两电平四 象限脉冲整流器，则PWM调制使用的是双极性PWM；而CRH2型车采用三 电平四象限脉冲整流器，采用的调制时单极性PWM。
当ura uz时，S A 1,否则S A 0 当urb uz时，SB 1,否则SB 0
u u ra 和 rb 相位相差
180
u z 为三角载波
PWM整流技术在CRH的运用
在国产CRH系列和谐号动车上，都是用了PWM整流技术，在所用的整 流电路有区别，也使得PWM控制存在差异。
Uab=(SA - SB )Ud
UN

LN
diN dt
0 C 工作模式1：
，电容 向负载供电，直流电压通过负载形成回路释放能量，直流电压下降，牵引绕组两端电压 直接加在电感 上，
对电感进行充放U电a。b
d
1） U N
LN
2）
UN
0和iN

0时，
D1和T3导通或
T2和D4导通，绕组向
L
充电，
由于其可以工作在电压和电流坐标平面的四个象限，因此亦称为四象 限整流器。
由于当前牵引传动系统中基本采用PWM技术控制整流器，因此又称为 脉冲整流器。
我们小组针对两电平脉冲整流器提出并讲解的问题如 下：
两电平脉冲整流器的结构
1
两电平脉冲整流器的工作原理 2
两电平脉冲整流器的SPWM调制原理
3
两电平脉冲整流器的 主电路的结构
diN dt
uN
Ud
2） uN 0和iN 0时，D1和D4导通，绕组和 LN向直流侧电容充电， iN幅值减小， LN 释放能量
uN 0和iN 0时，T1和T4导通，直流侧电容向绕 组和LN充电，iN幅值增大， LN 储存能量
脉冲整流器的3种工作模式下所有可能的开关状态
（每种开关状态的能量转换关系是互不相同的）
LN ——牵引绕组漏电感 R N ——牵引绕组漏电阻 T1~4 ——开关管
L 2 、C 2 ——二次滤波器
Cd ——中间直流侧支撑电容
一个理想的脉冲整流器，一方面需要为直流侧提供平直稳定的直流电压或电流，另一方面 只从交流电网吸取有功功率。原理上讲，这种装置可以提供一个无储能部分的变流器和一 个分离的储能器。
uN 0和iN 0时，D2和D3导通，LN向绕组和直流侧电容充 电，iN幅值减小， LN 释放能量
电感所释放的能量，导致电感的电流下降，一方面给电容
充电，使得直流电压上升，
保证直流电压稳定，同时高次谐波电流通过电容形成低阻
抗回路；另一方面，给负载提供恒定的电流。
工作模式3： 1）
uab
Ud，此时满足关系式LN
中开关器件的通断，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的 面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。
两电平脉冲整流器的SPWM调制原理： 采用三角载波与调制波相比较，生成PWM脉冲信号来等效正弦的调制波。 当调制波大于三角载波时，输出高电平PWM驱动信号，对应的开关器件导通，反之，则 使开关器件关断。 在实际应用中，一般采用对称的采样规则来计算导通或关断的时间，并将其赋给DSP中 事件管理器EVA（或EVB）的比较寄存器。
两电平脉冲整流器的 工作原理
Байду номын сангаас
相反。由P于W上M整桥流臂器与网下侧桥输臂入不端能电够压出U现a直b取通值,则有SUad1、与0S、a2、-USd三B1与种S电B平2不,有能效同的时开导关通组和合关有断2,驱2=动4种信,即号应该 SA,SB,=00、01、10、11四种逻辑,则PWM整流器输入端电压Uab有如下关系:
N
iN
幅值增大，
L
N
储存能量
UN

0和i N

0时，D3和T1导通或
T4和D
导通，
2
L
向绕组充电，
N
i
幅值减小，
N
L
N
释放能量
工作模式2： 1）
uab
Ud , 此时关系式满足LN
diN dt
uN
Ud
2）uN 0和iN 0时，T2和T3导通，绕组和直流侧电 容都向LN充电，iN幅值增大， LN 储存能量
引言
在交流传动电力机车和动车组上，脉冲整流器是列车牵引传动系统中 的网侧变流器。网侧脉冲整流器能够保持中间直流电路电压恒定，方 便地实现牵引和再生工况，并且保持电网基波功率因素接近1，减轻 对电网环境的电磁干扰。
在列车牵引时起整流作用，将单相交流转变成直流电；再生制动时起 逆变作用，将直流电转变成单相交流电回馈给牵引供电电网。
整流 LN uN 直流侧
c
电源短接
LN uN
a, b
整流 uN LN 直流侧 d
反馈 直流侧 uN LN c
电源短接 uN LN
a, b
反馈 uN 直流侧 LN d
整流 uN LN 直流侧 c
两电平脉冲整流器的 SPWM调制原理
SPWM的调制原理： 用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路
uN
iN
0
0 0
0 0
0
uab 0
Ud
Ud
0
Ud
Ud
0
Ud
Ud
0
Ud
Ud
u LN UN UN Ud
UN Ud
UN UN Ud
UN Ud
UN
UN Ud
UN Ud UN
UN Ud
UN Ud
导通的器iN件 的变化
D1T3 / T2 D4

D1D4

T3T2

T1D3 / D2T4