三电平脉冲整流器主电路
三电平整流原理
厂房出租安全责任书承诺书甲方（出租方）：________________乙方（承租方）：________________根据《中华人民共和国安全生产法》、《中华人民共和国合同法》等相关法律法规，甲乙双方在平等、自愿、公平、诚信的原则基础上，就甲方出租厂房（以下简称“厂房”）的安全责任事宜达成如下协议：一、甲方承诺1.1 甲方作为厂房的出租方，应对所出租的厂房安全负责。
厂房应符合国家有关安全生产的法律、法规、标准和规定，具备安全生产条件。
1.2 甲方应保证厂房及附属设施的安全，确保其结构、设备、设施等正常运行，不得存在安全隐患。
如厂房及附属设施存在安全隐患，甲方应在租赁前予以整改到位。
1.3 甲方应对厂房的安全出口、消防设施、防护装置等进行定期检查、维护和保养，确保其处于良好状态。
1.4 甲方应将厂房内的安全生产管理制度、安全生产责任制、安全操作规程等向乙方告知，并指导乙方遵守。
1.5 甲方应对乙方进行安全生产培训，确保乙方了解厂房的安全生产情况，掌握相应的安全知识和技能。
1.6 甲方在租赁期间不得擅自改变厂房的结构、设备、设施等，确保厂房的安全性能不受影响。
二、乙方承诺2.1 乙方作为厂房的承租方，应严格遵守国家的安全生产法律法规，认真执行甲方的安全生产管理制度、安全生产责任制、安全操作规程等。
2.2 乙方应按照甲方提供的安全生产培训内容，加强自身的安全意识和安全技能，严格遵守厂房的安全规定，确保自身和他人的生命财产安全。
2.3 乙方不得在厂房内进行违法、危险的生产、经营活动，不得擅自改变厂房的结构、设备、设施等。
2.4 乙方应合理使用厂房及附属设施，发现问题及时向甲方报告，并按照甲方的要求进行整改。
2.5 乙方应按照甲方的要求，参加甲方组织的安全生产培训，提高自身的安全意识和安全技能。
三、违约责任3.1 如甲方违反本协议，导致乙方发生安全生产事故，甲方应承担相应的法律责任，并赔偿乙方的损失。
3.2 如乙方违反本协议，导致安全生产事故的发生，乙方应承担相应的法律责任，并赔偿甲方的损失。
三相pwm整流电路工作原理
三相pwm整流电路工作原理三相PWM整流电路是一种能够将三相交流电转换为直流电的电路。
该电路采用PWM（脉宽调制）技术控制混合型整流桥，通过改变开关器件的导通时间比来控制输出电流的大小。
本文将介绍三相PWM整流电路的工作原理，并提供相关参考内容。
三相PWM整流电路的工作原理：三相PWM整流电路由混合型整流桥和PWM控制电路组成。
混合型整流桥由六个可控硅（或IGBT）开关组成，它们分别位于三相交流电源的三个相线和直流输出端之间。
PWM控制电路通过控制六个开关器件的导通时间比例，来实现对输出电流的精确控制。
三相PWM整流电路的工作过程如下：1. 三相交流电源通过三个变压器分别接到整流桥的三个输入端，供电给负载。
2. PWM控制电路通过测量负载电流、输入电压、温度等信息，计算需要输出的电流，并产生相应的PWM信号。
3. PWM信号控制开关器件的导通时间比例。
在每个电流周期内，通过适当的开关动作，调整开和关的时间，以控制输出电流的大小。
开关器件导通时，正向电压施加在负载上，负载得到能量；开关器件关闭时，负载断电。
4. 通过不断调整开关器件的导通时间比例，以跟踪负载电流，实现输出电流的稳定控制。
三相PWM整流电路的特点：1. 输出电流可进行精确控制。
通过调整开关器件的导通时间比例，可以实现精确的输出电流控制。
这种控制不仅能保证输出电流的恒定性，还能避免电流过大或过小导致的电路损坏。
2. 效率高。
由于PWM技术的应用，整流过程中开关器件的损耗较小，从而提高了整体的能效。
3. 传输效率高。
三相PWM整流电路可以实现三相交流电到直流电的转换，因此在电能的传输效率上相对较高。
4. 可靠性高。
通过PWM控制电路对整流桥的开关器件进行控制，可以提高电路的稳定性和可靠性。
关于三相PWM整流电路的相关参考内容：1. 《电力电子技术及应用》杜聪，中国电力出版社。
2. 《实用电能质量调节与控制技术》王军，机械工业出版社。
3. 《交直流三相不对称和谐波控制的综合分析与计算方法》杨占明，中国科学技术大学硕士学位论文。
一种负载不平衡情况下单相三电平脉冲整流器中点电位控制方法
一种负载不平衡情况下单相三电平脉冲整流器中点电位控制方法王顺亮;宋文胜;冯晓云【摘要】首先分析了负载不平衡情况下单相电压型三电平脉冲整流器的工作原理,引出该电路直流侧中点电位偏移的特点.为了实现在负载不平衡的恶劣情况下直流侧中点电位平衡的控制目标,以传统的单相三电平单极性载波脉宽调制(CBPWM)方法为基础,提出了一种在负载不平衡情况下,基于电压补偿分量注入的载波脉宽调制(CBPWM-VOI)算法.理论分析表明:电压补偿分量的取值与负载有着密切关系,在一定的负载不平衡度范围内,该调制算法可以有效地控制直流侧中性点电位无偏移.计算机仿真和小功率样机实验都验证了该算法的有效性及理论计算的正确性.【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2013(033)010【总页数】7页(P79-85)【关键词】整流器;三电平;负载不平衡;中点电位控制;电压补偿分量【作者】王顺亮;宋文胜;冯晓云【作者单位】西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TM4610 引言脉冲整流器是交流传动系统的一个重要组成部分，目前我国生产的高速动车组和大功率交流传动电力机车的牵引变流器均采用脉宽调制（PWM）技术，因此也称为PWM整流器，其拓扑结构分为两电平和三电平两大类[1]。
相比两电平结构，三电平拓扑具有半导体开关器件所承受的电压应力较低、等效开关频率高、容量大、谐波失真更低和电能质量更佳等优点[2-6]。
目前，单相三电平二极管箝位型（NPC）结构已经广泛应用于高速铁路电力牵引交流传动系统中[6]。
但是电路元件特性的不平衡、非理想的开关器件特性等多方面的原因都会引起三电平整流器中性点电压不平衡的问题[5]。
在交-直-交传动系统中，三电平逆变器中点电位未能控制达到平衡，可等效为整流器的负载不平衡，同样会引起整流器中点电位不平衡现象的产生。
平脉冲整流器主电路
平脉冲整流器输出的直流电压具有平稳的波形，且脉动较小，适用于需要平滑 直流电源的场合。
电路组成
输入滤波器
整流器的谐 波分量，提高电源质量。
由开关管、二极管、电 感和电容等元件组成， 实现交流到直流的转换。
用于减小输出电压的脉 动，提高输出电压的稳
平脉冲整流器主电路
目 录
• 平脉冲整流器概述 • 主电路设计 • 平脉冲整流器性能分析 • 平脉冲整流器实验与测试 • 平脉冲整流器应用案例
01 平脉冲整流器概述
工作原理
整流器工作原理
平脉冲整流器通过控制开关的通断，将交流电转换为直流电。在正向周期内， 开关导通，电流通过整流器；在反向周期内，开关截止，电流被切断。
02
整流桥的常见类型有半波整流桥和全波整流桥，根 据应用需求选择合适的整流桥。
03
整流桥的选择需要考虑电压、电流和功率等参数， 以确保整流器能够满足实际需求。
输出滤波器
输出滤波器的主要作用是滤除整流器输出端的谐 波和噪声，提高输出电压的稳定性。
常见的输出滤波器有电感输出滤波器和电容输出 滤波器两种，根据应用需求选择合适的滤波器。
03
以确保整流器的安全可靠运行。
03 平脉冲整流器性能分析
电压特性
输入电压范围
平脉冲整流器的输入电压范围较宽，能够适应不 同的电源电压，确保稳定的整流效果。
输出电压调节
平脉冲整流器具有输出电压调节功能，可以根据 负载需求调整输出电压，保持输出电压的稳定。
电压波形质量
平脉冲整流器能够改善电压波形的质量，减小谐 波失真，提高输出电压的纯净度。
电流特性
01
02
03
负载电流
平脉冲整流器能够承受较 大的负载电流，满足高功 率应用的需求。
两电平和三电平脉冲整流器的比较
.两电平与三电平的脉冲波形比较电牵二班组员：杨洋20121550曾绍桓 20121543徐刚堂 20121544代思瑶 20121565黄异彩 20121569赵杰 20121571.两电平与三电平的脉冲波形比较我国引进的时速 200 公里动力分散型交流传动动车组中,CRHI、CRHS动车组主电路均采用了两电平全桥整流电路。
为了降低开关管的电压应力和改善PWM 整流器网侧输出波形 ,CRHZ动车组采用了二极管箱位三电平PWM整流器电路结构。
下面主要对这两种电路拓扑的工作原理及数学模型进行分析和研究。
1.1 两电平整流器原理与数学模型单相电压型两电平 Pwm整流器主电路如图 2 一 1 所示 , 网侧漏感 L 二起传递和储存能量 , 抑制高次谐波的作用 ; 支撑电容 Cd 起抑制高次谐波 , 减少直流电压纹波的作用 ; 电感 LZ 和电容 CZ形成串联谐振电路 , 用于滤除电网的 2 次谐波分量。
把开关器件 ( 这里采用 IGBT)视为理想开关元件 , 定义理想开关函数 S, 和 S,, 从而得到如图2 一 2 所示简化等效电路。
两电平 PWM脉冲整流电路两电平 PWM整流器等效电路由于上桥臂与下桥臂不能够出现直通, 则 S1a与 S2a、S1b与 S2 b不能同时导通和关断驱动信号应该互补。
整流器网侧输入端电压 Uab 取值有 Udc、、U三,PWM0 -dc 种电平 , 有效的开关组合有 22 =4 种 , 即 S,S,=00 、01、10、11 四种逻辑 , 则 PWM整流器输入端电压 U有如下关系 :.U ab =（ S A S B） U dc则由式 (2 一 2), 系统的瞬时等值电路如图2一3所示瞬时等值电路由图 2- 3 可见 , 通过不同的控制方法适当调节“ U ab的大小和相位,就能控制输入电流的相位以控制系统功率因数; 同时控制输入电流的大小以控制传入功率变换的能量, 也就控制了直流侧输出电压。
三电平整流器空间电压矢量PWM控制
电子电路设计与方案
图 ３是功率 因数 可调 的三 电平 整流 系统 的控制结 构原
“
理 图。 图 中 ， 电压 控 制 器 的 输 出ｉ 为 ｄ轴 电 流ｉ 的给定值。 Ｑ轴 电流 ｉ 的给 定 值 ｆ 根 据 要 求 的无 功 功 率 按 照 （ ２ ）式 算 出 。
矢量 的模 长和相 角，然后由电压空间矢量 Ｐ ＷＭ 的算法得 Ｋ， ， Ｋ ， ＫＤ 。 定 义 性 能 指标 为 ：
到Ｓ ａ ， Ｓ ｂ ， Ｓ ｃ 。 的计算如下 ：
（ 七 ）
（ （ 尼 ） 一 （ 后 ） ） ＋ Ｑ Ａ “ （ 尼 ） ） （ ６ ）
经 网 络 的 基 本 结 构 ，具 有 结 构 简 单 、 计 算 量 小 等 特 点 。 作 为
控制器时 ，系统的动态性能只依赖于误差信号 ，不受或少受 对象模型参数 的影响 ，从而可 以提高 系统的性能和鲁棒性 ，
单神经元结合 了 Ｐ Ｉ Ｄ控 制 的 优 点 ，可 以 在 线 调 整 Ｐ ｌ Ｄ参 数 ，
控制有功功率的传输 ，以及无功功率的交换。其核心技术是
应用 电压 空间矢 量 Ｐ ＷＭ时 ，首先应确定三相桥臂终 端
电网侧 电流的控制 ，近年来 ，该控制方法得到 了越来越深入 参考 电压合成矢量 的模长和相角 ， 表示成 ｃ 【 、 １ ３ 坐标的形式 ，
的 研 究 ，迄 今 为 止 ，已 提 出 了 多 种 不 同 的 电流 控 制 策 略 。 神 由 电 流和 电压 控制 器给 出 ；然 后 确 定 所 在 的 扇 区 ，根 据
图 ２三电平整流器空简化结构图，其开 关函
数Ｓ ａ为三值 函数 （ １ ，０ ，一 １ ），如果把三相 三阶中点箝位
三相pwm整流电路工作原理
三相PWM整流电路工作原理一、引言三相PWM（脉冲宽度调制）整流电路是一种常见的电力电子装置，用于将三相交流电转换为直流电。
本文将详细讨论三相PWM整流电路的工作原理，包括整流过程、控制方法以及应用领域。
二、整流过程三相PWM整流电路的主要任务是将三相交流电转换为平滑的直流电。
其基本原理是利用开关器件控制交流电通过滤波电路输出直流电。
下面逐步介绍整流过程的关键步骤：1. 步骤一：电压输入三相PWM整流电路的输入是来自三相交流电源的电压。
通常情况下，输入电压经过输入变压器降压后进入整流电路。
2. 步骤二：整流桥整流桥是三相PWM整流电路的核心部件。
它由六个可控的二极管组成，用于将交流电转换为单向的脉冲电流。
整流桥的工作方式是通过控制二极管的导通和截止，实现交流电的整流。
3. 步骤三：滤波电路滤波电路用于平滑整流后的脉冲电流，将其转换为稳定的直流电压。
在三相PWM整流电路中，常用的滤波电路是电容滤波电路。
该电路通过充放电的方式，减小输出中的脉动成分，使直流电更加稳定。
4. 步骤四：输出电压经过滤波电路后，输出的电压为稳定的直流电压。
该电压可用于供电给各种直流负载，如电动机、电动汽车充电器等。
三、控制方法为了实现对三相PWM整流电路的控制，通常采用了相位控制和宽度控制两种方法。
下面将介绍这两种控制方法的原理及特点：1. 相位控制相位控制是通过改变整流桥中二极管的导通时刻，来控制输出电压的大小。
具体来说，通过改变控制信号的入口时刻，实现调节导通角度，从而改变整流桥的导通时间。
相位控制的特点是控制精度高，输出电压稳定性好。
然而，其缺点是难以实现对负载的快速响应。
2. 宽度控制宽度控制是通过改变整流桥中二极管的导通时间，来控制输出电压的大小。
具体来说，通过改变控制信号的脉冲宽度，来改变整流桥二极管的导通时间。
与相位控制相比，宽度控制具有快速响应的优势。
然而，它的缺点是控制精度相对较低，输出电压稳定性稍差。
四、应用领域三相PWM整流电路广泛应用于各个领域，如工业自动化、电动汽车等。
三电平pwm整流器控制策略研究
ea ia Rs
0
eb ib Rs
ec ic Rs
Sa1
Da1
Sa2
Ls Ls Ls
Da 2 Sa3
Sb1
Db1
1 Sb2
Sc1 Dc1 1 Sc2
Db22 Sb3
Dc2 2
S c3
Sa4
Sb4
Sc4
图 1 三电平 PWM 整流器主电路图
i dc P
+
C1
-
udc1
RL
udc2
+
C2
-
N
2 三电平整流器的数学模型
三 电 平 PWM 整 流 器 的 工 作 本 质 在 于 通 过 控 制 Si1-Si4 的开通与关断，保证稳定的直流侧输出电压 udc，
《变频器世界》 January, 2020
同时使得三相电流 ia、ib、ic 正弦化，并按照要求产生单 位功率因数，以使得整个系统不对电网产生无功污染 [4]。
在建立三电平整流器数学模型前，假设有如下前提 条件：
(1) 公共电网三相对称，刚性且稳定，为理想平衡 电压；
(2) 主电路开关元件为理想元件，其通断控制由开 关函数来描述；
(3) 直流侧负载为等效负载。 根据电路原理和坐标变换理论，三电平 PWM 整流 器在 d-q 坐标系下的电压方程为：
(1)
式（1）中，ud、uq 分别为整流器交流侧电压。 将 d 轴 定 向 于 电 网 电 压 矢 量 方 向，q 轴 超 前 d 轴 900。 由 式 (1) 可 以 看 出 d、q 轴 电 流 除 受 控 制 电 压 量 ud、uq 的影响外，还受耦合电压 ωLiq、-ωLid 电网电压 扰动 ed、eq 的影响。对此可以采用状态反馈实现 d、q 轴电流间的解耦，采用前馈补偿消除电网电压扰动。所 以，实际的控制电压应该包含三部分：
两电平和三电平脉冲整流器的比较
两电平与三电平的脉冲波形比较电牵二班组员：杨洋20121550曾绍桓20121543徐刚堂20121544代思瑶20121565黄异彩20121569赵杰20121571两电平与三电平的脉冲波形比较我国引进的时速200公里动力分散型交流传动动车组中,CRHI 、CRHS 动车组主电路均采用了两电平全桥整流电路。
为了降低开关管的电压应力和改善PWM 整流器网侧输出波形,CRHZ 动车组采用了二极管箱位三电平PWM 整流器电路结构。
下面主要对这两种电路拓扑的工作原理及数学模型进行分析和研究。
1.1两电平整流器原理与数学模型单相电压型两电平Pwm 整流器主电路如图2一1所示,网侧漏感L 二起传递和储存能量,抑制高次谐波的作用;支撑电容Cd 起抑制高次谐波,减少直流电压纹波的作用;电感LZ 和电容CZ 形成串联谐振电路,用于滤除电网的2次谐波分量。
把开关器件(这里采用IGBT)视为理想开关元件,定义理想开关函数S,和S,,从而得到如图2一2所示简化等效电路。
两电平PWM 脉冲整流电路 两电平PWM 整流器等效电路由于上桥臂与下桥臂不能够出现直通,则a 1S 与a 2S 、b 1S 与b 2S 不能同时导通和关断,驱动信号应该互补。
PWM 整流器网侧输入端电压ab U 取值有dc U 、0、-dc U 三种电平,有效的开关组合有22=4种,即S,S,=00、01、10、11四种逻辑,则PWM 整流器输入端电压ab U 有如下关系:ab U =（B A S S -）dc U则由式(2一2),系统的瞬时等值电路如图2一3所示瞬时等值电路由图2- 3可见,通过不同的控制方法适当调节“ab U 的大小和相位,就能控制输入电流的相位以控制系统功率因数;同时控制输入电流的大小以控制传入功率变换的能量,也就控制了直流侧输出电压。
因此,通常采用电压外环和电流内环相结合的双闭环控制方式。
此等值电路的电压矢量平衡方程为:ab tiN i d d U R L U N N N N ++= 对应于四个开关的不同工作状态,电路共有以下三种工作模式:工作模式1：B A S S =00或11,即下桥臂开关或上桥臂开关全部导通,则此时“ab U =0,电容d C 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,因此,为了保证直流侧电压的稳定,工作模式1的导通时间比较短,这也是在空间电压矢量调制中,两个零矢量的作用时间要比其他六个矢量的作用时间短的原因。
三电平PWM整流器系统设计与仿真
三电平PWM整流器系统设计与仿真随着改革开放的不断深化，我国的经济迅猛发展，科学技术水平显著提高，在现代技术的推动下，整流器受到了越来越多的关注，被应用在多个领域。
三电平PWM整流器大都采用双闭环控制系统，即由电压控制外环与电流控制内环组成的。
电压外环是根据直流电压的大小来决定三电平PWM整流器的输出功率的大小以及方向的；而电流内环主要是促使整流器实际上的输入电流能够在一定程度上跟踪电流给定而将作用挥发出来的。
本文主要根据三电平PWM整流器的特点，进而对其系统设计与仿真进行探究，期望通过本文的论述能够为三电流整流器的更加完善的设计提供有效建议。
标签：三电平；PWM整流器；双闭环0 引言由于经济与技术的进步与发展，三电平整流器也在一定程度上发生了改变。
较为常用的三电平整流器主要是二极管箝位PWM。
这类整流器相对于传统整流器来说有很多的优点，如其功率器件可以承受的电压很少，是直流测电压的二分之一，有利于使生产成本降低。
而且在其输入的电流中，谐波含量较少，有着较为科学合理的正弦度，功率因数不是一成不变的，可以对其进行调整，能量能够在交流侧与直流侧之间之间自由流动。
凭借自身具有的优势，其被应用在很多领域。
为了三电平整流器系统的更加完善，本文在此基础上对其进行仿真研究，因而有着重要的现实意义。
1 三电平整流器概述三电平整流器是能够在高压大功率中运行的PWM整流器，其功率因数趋近于1，并且其开关电压的应力较两电平来说，具有减小一半的优点。
三电平整流器虽然比两电平整流器的开关的数量要多，且控制起来较为复杂，但三电平整流器具有两电平整流器所没有的特点。
首先，由于其电平数增加，进而使其具有更小的直流侧电压脉动以及更优质的动态性能，在开关的频率较低时，如300～500Hz就能够达到对电流谐波的相关要求[1]。
其次，电平数增加也使得电源的侧电流要更接近正弦，这与两电平相比，是最大的不同。
且电平数不断增加，正弦性也会随之变化，越来越好，而功率因数也会变得更高。
CRH2型动车组牵引变流器
CRH2型动车组牵引变流器CRH2型动车组牵引变流器(以下简称变流器)由单相三电平脉冲整流器、中间直流电路、三电平逆变器、真空交流接触器等主电路设备以及牵引控制装置、控制电源等控制设备组成。
上述设备安装在1个箱体内，为减轻质量，箱框采用铝合金结构。
每个动车设置一台牵引变流器，每台变流器驱动4台并联牵引电动机。
牵引变流器主电路功能框图参见图7.23，脉冲整流器和逆变器主电路功率模块连接图参见图7.24。
主电路功率开关通状态和输出相电压的关系参照表7.16。
牵引变压器牵引绕组输出的AC1500V、50Hz单相交流电.通过三电平PWM脉冲整流器变换为直流电，经中间直流回路将DC@@@@600～3000V(再生制动时稳定在3000V)的直流电输出给牵引逆变器，牵引逆变器输出电压、频率可调的三相交流电(电压为O～2300V，频率为O～220Hz)驱动牵引电动机。
三电平逆变器采用异步调制、5脉冲、3脉冲和单脉冲相结合的控制方式。
变流器取消了中间直流回路的二次滤波环节.牵引变压器不需设置二次滤波电抗器，使得二者质量均得到大幅度降低。
牵引变流器外形如图7.25，结构图如图7.26.外形尺寸如图7.27，内部接线图如图7.28，主要组成部件如表7.17。
箱体中央位置配置脉冲整流器功率模块(2台)和逆变器功率模块(3台)。
牵引，变流器靠列车侧面配置两台电动鼓风机(主鼓风机)，向功率模块冷却器送风。
箱体内部集中设置真空接触器、继电器单元和牵引控制装置等，便于集中检杏。
7.5.1脉冲整流器工作原理和技术参数7.5.1.1概述动车组的脉冲整流器部分由单相三电平电压型PWM脉冲整流器和交流接触器K构成。
可实现交流电网侧功率因数接近1；电网电流尽可能接近正弦，消除谐波，最大限度地提高电网的经济效益，减少电网对周围环境的电磁污染；在电网电压或负载发生变化时，能够维持中间直流电压的稳定，给电动机侧逆变器提供良好的工作条件。
脉冲整流器还可以实现牵引、再生工况间快速平滑地转换，牵引时作为整流器，再生制动时作为逆变器。
两电平和三电平脉冲整流器的比较
两电平与三电平的脉冲波形比较电牵二班徐刚堂代思瑶两电平与三电平的脉冲波形比较我国引进的时速200公里动力分散型交流传动动车组中,CRHI 、CRHS 动车组主电路均采用了两电平全桥整流电路。
为了降低开关管的电压应力和改善PWM 整流器网侧输出波形,CRHZ 动车组采用了二极管箱位三电平PWM 整流器电路结构。
下面主要对这两种电路拓扑的工作原理及数学模型进行分析和研究。
1.1两电平整流器原理与数学模型单相电压型两电平Pwm 整流器主电路如图2一1所示,网侧漏感L 二起传递和储存能量,抑制高次谐波的作用;支撑电容Cd 起抑制高次谐波,减少直流电压纹波的作用;电感LZ 和电容CZ 形成串联谐振电路,用于滤除电网的2次谐波分量。
把开关器件(这里采用IGBT)视为理想开关元件,定义理想开关函数S,和S,,从而得到如图2一2所示简化等效电路。
两电平PWM 脉冲整流电路 两电平PWM 整流器等效电路 由于上桥臂与下桥臂不能够出现直通,则a 1S 与a 2S 、b 1S 与b 2S 不能同时导通和关断,驱动信号应该互补。
PWM 整流器网侧输入端电压ab U 取值有dc U 、0、-dc U 三种电平,有效的开关组合有22=4种,即S,S,=00、01、10、11四种逻辑,则PWM 整流器输入端电压ab U 有如下关系:ab U =（B A S S ）dc U则由式(2一2),系统的瞬时等值电路如图2一3所示瞬时等值电路由图2- 3可见,通过不同的控制方法适当调节“ab U 的大小和相位,就能控制输入电流的相位以控制系统功率因数;同时控制输入电流的大小以控制传入功率变换的能量,也就控制了直流侧输出电压。
因此,通常采用电压外环和电流内环相结合的双闭环控制方式。
此等值电路的电压矢量平衡方程为: 对应于四个开关的不同工作状态,电路共有以下三种工作模式:工作模式1：B A S S =00或11,即下桥臂开关或上桥臂开关全部导通,则此时“ab U =0,电容d C 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,因此,为了保证直流侧电压的稳定,工作模式1的导通时间比较短,这也是在空间电压矢量调制中,两个零矢量的作用时间要比其他六个矢量的作用时间短的原因。
三电平电路
三电平电路 SPWM电路结构三电平电路 SPWM电路结构见图1 。
图1 三电平变频器
从图1 可知，输入整流（A/DC）一般选用12脉冲，而且整流变压器二次侧一个为△形联结，另一个为Y形联结，这样形成相位移为30°的电角，对减少输人谐波大大有利，通过移相后5、7、9次谐波值很小，不成为主要的分量（与不移相6脉冲相比较），而11次、13次、25次谐波是主要的，但电流合成分量仍较大，可达17%，这样无法使用，所以必须加输出电感滤波器，见表1 。
具体可见图2 ，加滤波器后效果相当显著。
结论是增加整流脉冲次数可减少输人侧谐波电流，见表2 。
不同类型变频器的谐波含量见表1 。
表1 加滤波器的效果
表2 整流脉冲次数与输入侧谐波电流
表3 不同类型变频器的谐波含量
图2 三电平变频器输出电压谐波和滤波器后电压谐波（a）变频器输出电压谐波；（b）滤波后电压谐波
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三电平PWM整流器研究
关键词：三电平 PWM 整流器 中点控制方法
数学模型空间矢量 双闭环控制
PWM 中点平衡问题 复合控制
I
ABSTRACT
In recent years, high- voltage and high-power power electronics devices have been widely used.
II
surging method, are used in the design process of two closed- loop control system. Also, in order to improve the dynamic characteristic of the rectifier and lighten the burden of the controller, compound control strategy is used.
A three-level PWM rectifier prototype is constructed, which uses TMS320F240 DSP as the heart of control system. Experimental results demonstrate tha t, using proposed neutral-point control method, the neutral-point ripple can be restrained effectively. Also the control system can provide satisfied steady state and dynamic characteristic for the sinusoidal input current and output DC voltage.
三电平变频器主回路及故障分析PPT学习教案
会计学
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目录
ASCS三电平变频器主回路讲解 ASCS-6调试步骤及注意事项 变频器常见故障分析
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双三电平变频器主回路
二极管箝位型背靠背双三电平主回路结构示意图：
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双三电平变频器主回路
整流单元 （1）提供稳定的可控直流母线电压； （2）有源前端整流电路，方便电能的双向流动； （3）控制网侧功率因数为1。
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ASCS-6转子双馈调试步骤
A相电压 A相电流 B相电压 B相电流
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ASCS-6转子双馈调试步骤
（2）相序正确以后，点动可控整流； 瞬间开通并关断整流，观察母线电压、Id、Iq等波形，如果波形
有震荡、发散、波动等情况，根据实际情况调整PI参数，直到波 形稳定平滑，如下页图示：
逆变脉冲触发板 DSP、CPLD、A/D、D/A等等 SVPWM运算，通过光纤触发逆变单元，实现逆变的功能。
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ASCS-6转子双馈调试步骤
转子双馈系统示意图
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ASCS-6转子双馈调试步骤
安装注意事项 （1）动力线相序问题 高压柜、变压器、电抗器、电机定子、电机转子等从进线到出线都要保持相序的一致性， 如进线为黄绿红，出线也要为黄绿红。 （2）电机轴编码器问题 同轴性：尽量保持转子轴和编码器轴在同一水平线上； 稳定性：编码器安装要稳固； 屏蔽性：编码器信号线屏蔽层在电机侧接地，并且该信号电缆 尽量远离其他电缆，尤其是动力电缆。 （3）接地问题 所有柜体与槽钢点焊，通过接地母排接地； 接地极最好重新做，挖的要深，钢板面积要大，并埋盐浇水。
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ASCS-6转子双馈调试步骤
全数字单相三电平整流器控制电路设计
摘要：三电平整流器由于其独特的优点，受到了越来越多的重视。
介绍了三电平桥式整流器的工作原理，并用数字信号处理器对其控制系统进行了实现，说明了全数字控制系统的硬件设计和软件设计的方法。
仿真和实验结果验证了理论研究的结果。
关键词：数字信号处理器；三电平；PWM整流器；功率因数校正引言三电平（ThreeLevel，TL）整流器是一种可用于高压大功率的PWM整流器，具有功率因数接近1，且开关电压应力比两电平减小一半的优点。
文献[1]及[2]提到一种三电平Boost 电路，用于对整流桥进行功率因数校正，但由于二极管整流电路的不可逆性，无法实现功率流的双向流动。
文献[3]，[4]及[5]提到了几种三电平PWM整流器，尽管实现了三电平，但开关管上电压应力减少一半的优点没有实现。
三电平整流器尽管比两电平整流器开关数量多，控制复杂，但?具有两电平整流器所不具备的特点：1）电平数的增加使之具有更小的直流侧电压脉动和更佳的动态性能，在开关频率很低时，如300～500Hz就能满足对电流谐波的要求；2）电平数的增加也使电源侧电流比两电平中的电流更接近正弦，且随着电平数的增加，正弦性越好，功率因数更高；3）开关的增加也有利于降低开关管上的电压压应力，提高装置工作的稳定性，适用于对电压要求较高的场合。
1TL整流器工作原理TL整流器主电路如图1所示，由8个开关管V11～V42组成三电平桥式电路。
假定u1=u2=ud/2，则每只开关管将承担直流侧电压的一半。
以左半桥臂为例，1态时，当电流is为正值时，电流从A点流经VD11及VD12到输出端；当is为负值时，电流从A点流经V11及V12到输出端，因此，无论is为何值，均有uAG=uCG=＋ud/2，D1防止了电容C1被V11(VD11)短接。
同理，在0态时，有uAG=0；在－1态时，有uAG=uDG=－ud/2，D2防止了电容C2被V22(VD22)短接。
右半桥臂原理类似，因此A及B端电压波形如图2所示，从而在交流侧电压uAB上产生五个电平：＋ud，＋ud/2，0，－ud/2，－ud。
三电平PWM整流器双闭环控制系统研究
三电平PWM整流器双闭环控制系统研究1引言三电平PWM整流器相对于两电平整流器，每个功率器件承受的关断电压仅为直流侧电压的一半，并且在相同的开关频率下，交流侧的电压和电流谐波含量低，直流电压纹波小，具有网侧电流谐波畸变率(THDi)低、器件承压低、开关频率低、输出du/d t小、波电感的体积和直流母线电容的容量小等优点，在高压大功率传动、高压直流输电、并网发电等领域，三电平PWM整流器有着广泛的应用前景。
三电平PWM整流器需要解决中点电压的平衡问题和控制策略问题。
控制三电平PWM整流器中点电压平衡是保证电机安全高效运行的一个重要标志，若其直流侧中点电容电压得不到平衡，结果不仅会使输出电压包含二次或更高次的偶次谐波，从而导致输出电压的畸变，而且使三相输出电流不对称，对交流传动装置会造成极大的损坏。
中点电压平衡的控制策略主要有被动控制、主动控制和滞缓控制等。
PWM整流器的控制策略主要有电压定向控制(Voltage Oriented Control，VOC)和直接功率控制( Direct Power Control，DPC)。
VOC可分别控制有功电流和无功电流，稳态性能较好，但结构和算法复杂。
DPC通过预存的开关表来选择合适的电压矢量，控制有功功率和无功功率，不需要旋转坐标变换，算法简单、动态响应快，但开关频率高、开关损耗大，而且需要高速的控制器和A/D转换器；此外，其开关频率不固定，滤波器的设计困难。
基于上述两种方法优缺点的对比，本文设计了一种固定开关频率的三电平PWM整流器直接功率控制方法，采用直流电压和功率外环，电流控制内环，保证了直流电压的稳定，以及有功功率和无功功率的解耦，并用SVPWM代替传统DPC中的滞环和开关表，开关频率固定，同时，也保证了中点电位的平衡。
2三电平PWM整流器的拓扑结构及其数学模型三电平NPC电压型PWM整流器的拓扑结构如图1所示[2]。
图1 三电平电压型PWM整流器主电路在该拓扑结构中，设网侧电压e a、e b、e c三相对称，功率器件均工作在理想状态下，交流侧电感为L，等效电阻为R，直流侧电容为C，负载电流分别为i L1、i L2，交流网侧中性点为N，母线电压中性点为O，并设负载为平衡负载。
三电平PWM整流器控制研究
ＬＵ Ｙ ，Ｔ Ｎ Ｇ ｏｊｎ，Ｈ Ｎ ｈ － ａ ，Ｘ ｈ— ｏ Ｉ ｉ Ａ ｕ － ｕ Ｏ Ｇ Ｓ ｕｊ ｎ Ｕ Ｓ ｉ ｈ ｕ ｕ ｚ
（ ｈ ａＵ ｉ ｒ ｏ ｎｎ ｎ ｅｈ ｏｏｙ， ｚ ｏ ２０ ８ ｈｎ ） Ｃ ｉ ｎ ｅｓ ｆＭｉｉ ａｄ Ｔｃ ｎｌ ｎ ｖ ｇ ｇ Ｘｕｈ ｕ２ １０ ，Ｃ ｉ ａ
（ 国矿 业大 学 ， 息与 电气 工程 学院 ，江苏 徐州 中 信 ２ １０ ） ２ ０ ８
摘要 ： 对高压 、 功 率三 电平 Ｐ 针 大 ＷＭ 整 流 器 进 行 了 分 析 研 究 。 提 出 一 种 优 化 三 电 平 Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ 算 法 。 立 了 三 电 建 平 整 流 器 的 高 频 数 学 模 型 ， 采 用 虚 拟 磁 链 定 向 的 定 频 直 接 功 率 控 制 ， 实 现 了 整 流 器 高 动 态 性 能 控 制 。 基 于
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｈ ｇ ｏｔ ｇ ｎ ｉｈ ｐ ｗｅ ｏ ｓｄ ｒ ｔ ｎ ．ｈ ｈ ｅ — ｖ ｌＰ Ｍ ｅ ｔ ｅ ｓ ａ ａ ｙ ｅ ． ｐ ｉ ｓｒ ｃ ： ｓ ｄ ｏ ｈ ｉ ｈ ｖ ｌ ｅ ａ ｄ ｈ ｇ ｏ ｒｃ ｎ ｉ ｅ ａｉ ｓ ｔ ｅ ｔ ｒ ｅ ｔ ｅ Ｗ ａ ｏ ｅ ｒ ｃｉ ｒ ｉ ｎ ｌ ｚ ｄ Ａｎ ｏ ｔ－ ｉ ｆ
ｍｚｄ ｓａｅｖｃｏ ｕｓ ｗｄｈ ｍｏｕａｉ （ Ｖ Ｗ Ｍ） ａ ｏ ｔｍ ｏ ｒ — ｖｌｒｃｆ ｒｉ ｐｏｏｅ ，ｎ ｈ ｉ － ｉ ｐ ｃ ｅｔｒｐ ｌ ｉｔ ｅ ｅ ｄｌ ｏ Ｓ Ｐ ｔｎ ｌ ｒｈ ｆａ ｔ ｅ ｌ ｅ ｅｔｉ ｓ ｒｐｓｄ ａｄ ｔｅ ｈｇ ｇｉ ｈ ｅ ｅ ｉｅ ｈ
￣ｅ ｕ ｎ ｙ ｍａｈ ｍａｉ ａ ｄ ｌｉ ｏ ｓ ｕ ｔｄ Ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｉｔ ａ ｌ ｘ ｏ ｅ ｔｔ ｎ， ｘ ｄ ￣ ｑ ｅ ｃ ｉ ｃ ｏ ｅ ｏ ｔ ｌ ｑ ｅ ｃ ｔ ｅ ｔ ｌｍｏ ｅ ｓ ｃ ｎ ｔ ｃｅ ． ａ ｅ ｎ ｔｅ ｖ ｒ ｌ ｆ ｒ ｎａ ｉ ｆ ｅ － ｅ ｕ ｎ ｙ ｄ ｒ ｔ ｐ ｗ ｒ ｃ ｎ ｒ ｃ ｒ ｕ ｕ ｉ ｏ ｉ ｅ ｏ
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与两电平脉冲整流主电路的比较
两电平的不足之处
两电平拓扑结构的不足之处在于，当其应用于高压场合时， 开关器件所承受的电压应力较大，需使用高反压的功率开关或 将多个功率开关串联使用。 此外，由于电压型脉冲整流器交流侧电压总在二电平上切 换，当开关频率不高时，将导致谐波含量相对较大。
三电平的特点：
1、每一个主功率开关管上承受的电压峰值只有二电平整流 器的1/2，比较适用于高电压、大容量(功率)的应用场合; 2、由于三电平变整流器每个桥臂有3个开关状态，每个开关 状态对应不同的输出电压，使得三电平整流器在开关频率不是 很高的情况下也能够保证较好的正弦波形输入电流; 3、三电平整流器在同样的开关频率及控制方式下，它的网 侧电流谐波总畸变率(THD)亦远小于二电平整流器。 但其存在主电路及控制系统复杂的缺点。
C1或C2为直流侧两个支
撑电容。 该主电路可以实现4象限
二极管钳位型（NPC） Neutral Point Clamped
交流一直流变换功能。
对钳位的理解
钳位二极管在电路中的作用：
主电路的9种稳态工作模式
为了便于分析，定义理 想开关函数SA与SB如下：
脉冲整流器开关等效电路图
工作模式1、5、9（SASB=11或00或-1-1）
9
nn
-1
-1
0
SPWM调制原理
调制波 正侧载波 负侧载波时，S 1 正侧载波 调制波 负侧载波时，S 0 正侧载波 负侧载波 调制波时，S 1
中点电位平衡策略
由式（5—44）
2 2 S A SB SA SB u ab Ud u 2 2
由式（5—54）
控制的核心思想为：判断脉冲整流器功率流向，在适当时候通 过脉冲转换改变上下两个电容的充放电过程。
② ④ ⑥ ⑧
⑥ ⑧ ② ④
结论： 模式2与模式6为互补关系 模式4与模式8为互补关系 相互之间的切换可以平衡单模下引起的 中点电位偏移。
（为防止脉冲频繁转换使得开关频率不固定或过高，可以在电位差大于一定值 时才进行上述转换）
（模式1）
（模式5） （模式9）
工作模式2( SASB=10)
工作模式3( SASB =1-1)
工作模式4( SASB =01)
工作模式6( SASB =0-1)
工作模式7( SASB =-11)
工作模式8( SASB =-10)
主电3 4 5 6 7 8 pp po pn op oo on np no SA 1 1 1 0 0 0 -1 -1 SB 1 0 -1 1 0 -1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
制作：交大灭五蠹
课题组成
二极管钳位型主电路结构
主电路的9种稳态工作模式 SPWM调制原理
中点电位平衡策略
与两电平脉冲整流主电路的比较
主电路的3种结构
二极管钳位型主电路结构
单相三电平四象限脉冲 整流器主电路采用8个 IGBT和二极管反并联构成 两组功率开关。并且这两 组功率开关管带4个钳位 二极管。 LN为网侧限流电感， RN为网侧漏电阻，其大小 可以忽略。