基于统一电压调制算法的三电平整流器研究

基于统一电压调制算法的三电平整流器研究1

摘要：通过介绍三电平整流器的主电路结构和工作原理，建立三电平整流器的数学模型，设计出控制系统和整定调节器的参数，并重点介绍了基于统一电压调制算法发生的PWM信号，同时，结合平衡因子算法使中点电压得到较好的控制。经在MATLAB中建立仿真模型，通过搭建实验平台进行验证，结果表明：提出的控制策略和调制方法是可行性，中点平衡控制是有效性。

关键词：三电平；NPC；矢量控制；统一电压调制算法；SVPWM

Research on three-level rectifier based on unified voltage modulated arithmetic

Abstract: The main circuit structure , operation principle were introduced and the mathematic model was set of Three-level Rectifier in this paper. The control system and parameters were designed. The PWM signal was produced based on unified voltage modulated arithmetic and the neutral point voltage was controlled by using balancing factor arithmetic. The strategies are tested by simulation with Matlab/Simulink and verified by experiments.

Keywords: three-level; NPC; vector control; unified voltage modulated arithmetic ; SVPWM

1收稿日期：2010-05-15

基金项目：广西科学基金资助项目（桂科自0991067）资助

作者简介：

R 1 引言

三电平NPC 整流器是目前研究和应用最成熟的多电平整流器结构[1]，与两电平整流器相比，三电平整流器具有耐压等级更高、d u /d t 更低、电压和电流的畸变率更低等优点，可以使功率器件承受较低电压且较低开关频率时仍能保证输出电压质量。

主电路的建模是建立控制系统的基础和前提。文献[2]介绍了基于三电平整流器的主电路的建模过程，但没有提及调节器参数的整定。所以，研究详细介绍了三电平整流器的建模过程，并设计和优化了调节器的参数，并在中点电位不平衡是三电平电路的一个固有问题的情况下[3-5]，通过优化正负小矢量作用时间来实现中点平衡控制。

2 三电平整流器主电路结构

三电平整流器主电路拓扑如图1所示，每一相桥臂有四个IGBT ，直流电容器由两个大小相同的电容串联而成，连接到中性点上的二极管称为箝位二极管。

以A 相为例，简要的分析三电平整流器的工作原理。当开通Sa1、Sa2、关断Sa3、Sa4时，在逆变电路输出端可以获得一个正电平；开通Sa2、Sa3、关断Sa1、Sa4时，输出电压为0；开通Sa3、Sa4、关断Sa1、Sa2时，可在输出端得到一个负电平。

根据三电平整流器的工作原理，可以定义Sx （x=a,b,c ）为三电平整流器的三相输出的开关函数，其具体定义为

dc dc 22

1002

x V S V ??

=??-?

，输出电压，输出电压，输出电压

图1 三电平主电路图

3 三电平整流器的控制系统

3.1 三电平整流器建模

假定图1所示的三电平整流器三相输入电压平衡，只考虑基波成分，根据基尔霍夫电压定律，得其电路方程为

a

a a a di e L

i R u dt =++ （1） b b b b di

e L i R u dt =++ （2）

c c c c di

e L i R u dt

=++ （3）

另外，对直流侧电容正极节点处应用基尔霍夫电流定律，得

dc dc a a b b c c L

dV V

C

i s i s i s dt R =++- （4） 将式（1）、（2）、（3）、（4）从三相

静止坐标系（a,b,c ）变换到两相同步旋转坐标系（d,q ）上，可以得到如下关系式：

d

d d d q di

e L

i R u Li dt

ω=++- （5） q q q q d di e L i R u Li dt

ω=+++ （6）

3

()2

dc q q d d L dv C

i s i s i dt =+- （7） 3.2 电流内环控制系统设计

三电平整流器通常采样双环控制，即电压外环控制和电流内环控制。

从式（5）、（6）看以看出，d,q 轴变量相互耦合，这给控制器设计造成一定困难，为此可以采用前馈解耦进行简化。考虑稳态时i d ，i q 为常值，电流调节器采用常用的PI 调节器时，

通过前馈解耦得到u d ，u q 控制方程如下：

()iI d ip d d d q k u k i i e Li s ω*?

?=-+-++ ??

? （8）

()iI q ip q q q d k u k i i e Li s ω*?

?=-+-+- ??

?（9）

式中：K ip , K il 为电流环比例增益和积分增

益；i d *, i q *为i d ,i q 电流给定，i q *=0即能实现单位功率因数控制。

将式（8）和（9）代入（5）和（6）化简得到前馈解耦后的数学模型如下：

d I I P d P d di K K L K i R K i dt

S S *??????=+-++ ? ?????????

（10） q I I P q P q di K K L

K i R K i dt S S *??

????=+-++ ? ??????

???（11） （10）、（11）表明基于前馈解耦的控制算法使电流环i d , i q 相互独立，实现了(i d , i q )解耦并且抵消电网电压扰动。由此建立电流内环的简化结构如图所示：

图2电流内环简化结构

考虑到电流内环需要较快的电流跟随性能，故可以按典型一型系统设计。电流环开环传递函数为：

()/[(1.51)]oi ip pwm s W s K K Ls T s =+ （12）

按典型一型系统整定关系式，当取阻尼系

数=0.707时，可得：

/3ip s pwm K L T K = （13） /3il s pwm K R T K = （14）

电流内环闭环传递函数为

2

1

() 1.51ci i s i ip pwm ip pwm

W s R T R s s

K K K K ττ=

+

+ （15）

由于T s 很小，可化简为

()1/(13)ci s W s T s =+ （16）

3.3 电压外环控制系统设计

三电平整流器直流侧电流i dc 可由开关函数描述如下：

dc a a b b c c i s i s i s i =++ （17）

经过化简可以得到

0.75dc m i mI cos θ≈ （18）

考虑到上式是一个时变环节，给电压环的设计带来了困难，为此可考虑以该环节的最大

比例增益取而代之，由此建立电压环的简易结

构如图所示：

图3电压环简易结构图

由于电压外环的主要控制作用是稳定直流电压，故其控制系统整定时，应着重考虑电压环的抗扰性能，故可以按典型二型系统设计电压调节器，由图得电压环开环传递函数为

2

0.75(1)

()(1)

v v ov v ev K T s W s CT s T s +=

+ （19） 电压环中频宽/v v ev h T T =,由典型二型系统参数整定关系得22

0.7512v v v

v ev

K h CT h T +=。

综合考虑电压环控制系统的抗扰性及跟随性，工程上一般取中频宽h v =5，计算得电压环调节器参数为:

5(3)v v s T T τ=+ （20）

4/5(3)v v s K C T τ=+ （21）

若电压采样频率等于PWM 开关频率的1/3，电压环闭环传递函数为

320.750.75()0.750.75v v v

cv v e v v v v

K T s K W s CT T s CT s K T s K +=

+++ （22）

4 统一电压调制算法的实现

三电平空间矢量图如图4所示，共27个矢量，又分为4类：大矢量、中矢量、小矢量和零矢量，其中小矢量有冗余，见表1所示。

表1 矢量分配表

仔细观察可以发现三电平的矢量图可以分解为六个六边形的组合，而每个六边形恰与传统两电平空间矢量图相同，其中心6个小矢量的顶点，如图5所示。

图4 三电平空间矢量图

1

h

图5 三电平矢量图的分区

定义V ref 为u a 、u b 、u c 合成的参考电压矢量，按图5的方法对三电平矢量图分6个区，以h 1区为例，V ref 减去其所在六边形的中心矢

量可得到一个新的矢量211ref *

ref V V V -=。

Vref*就是两电平下等效参考电压矢量，并定义Vref*由u ma 、u mb 和u mc ，则u ma 、u mb 和u mc 为修正后两电平下三相的参考电压。

对于u ma 、u mb 和u mc ，直流侧两个电容电压的平均值V dc ，设T as 、T bs 和T cs 为三相的假想作用时间，令

?????

??????===222s dc mc cs s dc mb bs

s dc ma as

T V u T T V u T T V u T (23) 引入偏移时间T f 的概念对假想作用时间进行偏移，如式（24）就能得到三相实际作用时间T ga 、T gb 和T gc 。

???

??+=+=+=f cs gc

f bs gb f as ga T

T T T T T T T T (24) 根据统一电压调制算法的概念，当

)2

(21min max s

f T T T T --=

，可以达到空间矢量调制电压利用率大、谐波小的效果。其中

}

,,min{}

,,max{min max cs bs as cs bs as T T T T T T T T == (25)

5 中点平衡控制

中点电位不平衡是三电平电路的一个固有

问题，会导致电容不均压，降低输出波形质量，危害相当大。

根据对中点电位影响的不同，小矢量可以分为正小矢量和负小矢量，正小矢量作用时中点电位上升，负小矢量作用时中点电位下降。平衡因子算法的思想就是预测中点电位的变化，利用正负小矢量对中点电位影响的不同调整正负小矢量的作用时间，控制中点电位的升降来实现中点电荷的平衡[5]。

中点电荷的存储量Q 1可以用式表示

)(2211dc dc V V C Q --= (26)

本文采用七段式对称方式发生PWM 波形，其简图如图6所示。

A B C

图6七段式对称发波简图

采用平衡因子f 对零矢量的作用时间t 0、

t 7进行重新分配，即

002

1't f t += (27)

072

1't f

t -=

(28) f 必须约束在[-1,1]内。一个周期中点电流移除的电荷量Q 2可以表示为

)''(27NP72NP21NP10NP02t i t i t i t i Q ?+?+?+?= （29）

化简后得

)(20N P02N P21N P12t i f t i t i Q ??+?+?= (30)

令Q1=Q2可得

dc0dc1NP11NP22

NP00

()C V V i t i t f i t ---?-?=

? （31）

得到平衡因子后，对偏移时间T f 进行修

正，如式（32）所示，将修正后的T f 代入式（24）中，就能很好的控制中点电位的平衡。

max min min 1()2

f s f

T T T T T -=

-+- （32） 值得注意的是，f 用于控制冗余小矢量的作用时间，必须被约束在[-1，1]，以避免作用时间为负。所以，当计算的f 值超过了约束条件时，中点电位不平衡并不能得到完全控制，只能在一定程度上得改善。

5 系统仿真实验结果

为了验证文中提出的三电平整流器的策略，本文建立了MATLAB 仿真模型,并搭建了一套基于DSP 为控制核心的实验平台，各实验参数为：DSP 的型号是TMS320F2812，L =1.5mH ，C 1=C 2=3400μF ，开关频率3KHz 。仿真和实验波形如图7、8、9所示：

图7为参考电压220V 直流电容C1、C2电

压仿真波形和实验波形，由图可见，稳定运行

时两电容电压能够平衡，即平衡因子法很好的

抑制了中点电位的偏移。

图

8为参考电压220V 网侧A 相电压和A 相电流仿真波形和实验波形，由图可见，稳定运行时网侧电流具有很好的正弦度，且能够实现单位因数控制。 图9为参考电压220V

到260V 变化时AB 线电压仿真波形和实验波形，由图可见，控制

系统具有较好的稳态特性和较快的动态特性。

图7（a ） 参考电压220V

直流电容C1、C2电压仿真波形

图7（b ） 参考电压220V 直流电容C1、C2电压实验波形

图8（a）参考电压220V时网侧A相电压和A相电流仿真波形

图8（b）参考电压220V时网侧A相电压和A相电流实验波形

图9（a）参考电压220V到260V变化AB线电压仿真波形

图10（b）参考电压220V到260V变化AB线电压实验波形6 结论

搭建了二极管箝位型三电平整流器平台，采用TMS2812DSP作为系统的控制核心，基于统一电压调制算法产生PWM信号，并结合平衡因子算法对中点电位进行了平衡控制，通过仿真和实验，结果证明了控制策略和调制方法的可行性和中点平衡控制的有效性。

参考文献

[1]N abae A,Takahashi I, A kagiH. A New Neutral Point Clamped PWM Inverter.IEEE Trans on Ind Application, 1981, 17 (5) :518-523.

[2]李岚.NPC型三电平逆变器中点电位平衡算法的研究[J],电工电气,2009(7):7-10.

[3] 宋文祥，陈国呈，束满堂，等.中点箝位式三电平逆变器空间矢量调制及其中点控制研究[J].中国电机工程学报，2006，26(5)：105-109.

[4]桂红云，姚文熙，吕征宇.三电平变换器中点电压平衡问题的研究[J].电源技术应用，2004，7(9)：526-529.

[5]Steinke J K. Switching Frequency Optimal PWM Control of a Three-Level Inverter[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 1992,7(3)：487-496.

三相电压型PWM整流器与仿真

电力电子课程设计课程设计报告 题目：三相电压型PWM整流器与仿真专业、班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 2015年 1 月6 日

摘要：叙述了建立三相电压型PWM整流器的数学模型。在此基础上，使用功能强大的MATLAB软件进行了仿真，仿真结果证明了方法的可行性。 关键词：整流器；PWM；simulink

目录 一任务书 (1) 1.1 题目 (1) 1.2 设计内容及要求 (1) 1.3 报告要求 (1) 二基础资料 (2) 2.1 三相桥式电路的基本原理 (2) 2.2 整流电路基本原理 (4) 2.3 pwm控制的基本原理 (6) 2.4 PWM整流器的发展现状 (6) 三设计内容 (8) 3.1 仿真模型 (8) 3.2 各个元件参数 (11) 3.3 仿真结果 (13) 3.4 结果分析 (15) 四总结 (15) 五参考文献 (15)

一任务书 1.1 题目 三相电压型PWM整流器仿真 1.2 设计内容及要求 设计三相电压型PWM整流器及其控制电路的主要参数，并使用MATLAB 软件搭建其仿真模型并验证。 设计要求(pwm整流器仿真模型参数): (1)交流电源电压600V，60HZ (2)短路电容30MVA (3)外接负载500kVar，1MW (4)变压器变比600/240V (5)0.05s前，直流负载200kw，直流电压500V，0.05s后，通过断路器并联一个相同大小的电阻。 1.3 报告要求 (1)叙述三相桥式电路的基本原理 (2)叙述整流电路基本原理 (3)叙述pwm控制的基本原理 (4)记录参数（截图） (5)记录仿真结果，分析滤波结果 (6)撰写设计报告 (7)提交程序源文件

电压型逆变器

电压型逆变电路[浏览次数：约247次] ?电压型逆变电路是指由电压型直流电源供电的逆变电路。它的直流侧为电压源,或并联有大电容,相当于电压源，直流侧电压基本无脉动,直流回路呈现低阻抗。电压型 逆变电路主要应用于各种直流电源。 目录 ?电压型逆变电路种类 ?电压型逆变电路原理 ?电压型逆变电路特点 电压型逆变电路种类 ?1、单相电压型逆变电路 （1）单相半桥电压型逆变电路 优点：简单，使用器件少 缺点：交流电压幅值Ud/2，直流侧需两电容器串联，要控制两者电压均衡 （2）单相全桥电压型逆变电路，由两个半桥电路的组合，是单相逆变电路中应用最多的。 （3）带中心抽头变压器的逆变电路 2、三相电压型逆变电路 三个单相逆变电路可组合成一个三相逆变电路，应用最广的是三相桥式逆变电路。 电压型逆变电路原理 ?以三相电压型逆变电路为例：图1是一个三相电压型逆变电路的主电路。直流电源采用相控整流电路，由普通晶闸管组成。逆变电路由6个导电臂组成,每个导电臂均由具有自关断能力的全控型器件及反并联二极管组成，所以实际上也是一种全控型逆变电路。负载为感性，星形接法，在整流电路和逆变电路之间并联大电容Cd。由于Cd的作用，逆变入端电压平滑连续，直流电源具有电压源性质。

逆变电路中各全控器件控制极电压信号的时序如图2b所示。信号脉宽为180°，每隔60°有一次脉冲电平的变化，任何时刻有3个脉冲处于高电平。相应地在主电路中也有3个导电臂处于导通状态。 依此类推，可得uAO波形如图2c所示。其他两相uBO和uCO波形分别滞后于uAO120°和240°。根据uAB＝uAO－uBO，可得uAB波形如图2e所示。由图可见，逆变电路输出电压uAB、uBC和uCA是分别互差120°的交变四阶梯波。该波形不随负载而

电源逆变器工作原理

电源逆变器工作原理直流至直流切换式转换器典型直流至直流转换器系统的构造如图1所示，其输入通常为由线电压整流而得到非调节直流电压，然后再利用切换式直流至直流转换器将此变动的直流电压转换成一调节的直流电压。图1 直流至直流切换式转换器典型直流至直流转换器系统的构造1．降压式(step-downbuck)转换器。2．升压式(step-upboost)转换器。3．升降压式(step-down/step-u 电源逆变器工作原理 直流至直流切换式转换器典型直流至直流转换器系统的构造如图1所示，其输入通常为由线电压整流而得到非调节直流电压，然后再利用切换式直流至直流转换器将此变动的直流电压转换成一调节的直流电压。 图1 直流至直流切换式转换器典型直流至直流转换器系统的构造 1．降压式(step-downbuck)转换器。 2．升压式(step-upboost)转换器。 3．升降压式(step-down/step-upbuck-boost)转换器。 4．全桥式转换器。 上述四种转换器中，只有降压式及升压式是最基本的转换器电路结构，升降压式转换器是此二基本转换器的结合，而全桥式转换器则是由降压式转换器衍生而来。

直流至直流转换器的控制直流至直流转换器的作用即是在输入电压与输出负载变动的情况下能够调节输出电压为所设定的位准。电压位准转换之原理可以图2(a)所示之简单电路来说明，由开关导通与截止可得图2(b)之波形，其中输出电压Vo平均值大小Vo与开关之导通及截止时间(ton及toff)有关。平均输出电压大小调整之最典型的方式是采用脉波宽度调变法(Pulse-WidthModulation，PWM)，其切换周期Ts(=ton+toff)为固定，由调整导通时间之大小来改变平均输出电压之大小Vo。 A B 图2 脉波宽度调变切换控制的方块图如图3(a)所示，开关之切换控制信号由控制讯号Vcontrol与周期为Ts之锯齿波Vst比较而得，控制信号则由Vo之实际值与设定值之误差放大而得。Vcontrol与Vst比较所得之切换控制信号的波形如图3(b)所示。当控制讯号Vst 较大时，则为高准位信号，即使开关导通，反之为低准位信号即使开关截止，故开关之切换周期亦为Ts，由以上的原理可知，开关切换之责任周期(DutyRatio)为

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 t iN 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。另一方面,网侧电压N U 二两端电压直接加在电感N L 上,对电感N L 充、放电。此时对应的电压矢量平衡方程如下(忽略等效电阻的影响): N U =N L t i d d N 工作模式3:B A S S =10,等效电路如图2- 4(b)所示,则ab U =dc U 。N U >0,储存在电感中的能量向负载L R 和电容d C 释放,电感电流N i 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。此时对应的电压矢量平衡方程如下: N L t i d d N =N U -dc U

高品质电子镇流器使用说明书

BERSN铂胜 高品质电子镇流器使用说明书 一、产品描述： 1、用途 本产品是与相应功率的气体放电灯（包括金卤灯和高压钠灯及低压钠灯等）配套使用电子镇流器，可以广泛应用于道路、广场、商场，车站、码头、工厂等场所。 2、本品具有如下特点： z高用电质量，省电节能。 z降低初装费用，节约运行开支。 z灯光稳定，提高照明质量。 z电压适应范围宽，适合我国国情。 z灯泡启动快，延长使用寿命。 z多项保护功能，安全可靠。 z体积小、重量轻、安装简单方便。 3、与电感镇流器相比具有如下优势： z克服了电感镇流器多消耗的20%以上的有功电能。 z克服了电感镇流器因功率因数低带来的60%以上的无功损耗(即线损)。 z克服了电感镇流器由于频闪引起的灯光不稳定给工作中眼部带来的刺激、疲劳 z克服了电感镇流器产生的电磁传导干扰对电网环境的污染。 z克服了电感镇流器产生的交流嗡声对环境的污染。 z克服了有些触发器脉冲高压过高对灯泡及镇流器寿命的危害。 z克服了电感镇流器启动电流大于工作电流使灯泡寿命缩短的弊端。 z克服了灯开路，灯短路易损坏镇流器的弊病。 z克服了电感镇流器安装复杂，工作量过高的麻烦。 z克服了电感镇流器因功率因数低工作电流大。 z安装时使用线径要比使用本品大3-4倍造成的工程造价过高的负担。

电子镇流器安装使用说明书及注意事项 B ERSN铂胜电子镇流器的安装与使用必须由具有相应资质的技术人员按相应标准进行 操作，并请于安装前详细阅读《使用说明书》以及镇流器外壳上的安装示例。对于本司所有产品在客户进行私自拆启之后本公司所有保修、保换自动失效，对此种情况下的任何机器故障及其引起的损失本公司概不负责。 一、请依照产品参数表确认本镇流器输入电源电压范围,请注意交流或直流产品的使用区别。 二、安装示意图 请注意一定按下图接线方式进行安装，并确保各点的可靠连接。 以出线朝下竖直安装为宜，并请依照产品参数表确认镇流器输入电源范围。 □ 交流供电系列电子镇流器接线 不分极性，输入端两根线接电源，输出端两根线接灯管，并将地线可靠接地，可使用0.5~0.75平方毫米塑料绞线（应同时满足安装规范要求） □ 直流供电系列电子镇流器接线 请注意正负极性，输入端红线接正极，黑线接负极（如有接反请即更换保险丝），输出端两根接灯管，并将地线可靠接地。

逆变器的分类和主要技术性能评价

逆变器的分类和主要技术性能评价 逆变器的种类很多，可按照不同的方法进行分类。 1、按逆变器输出交流电能的频率分，可分为工频逆变器、中频逆器和高频逆变器。工频逆变器的频率为 50～60Hz的逆变器；中频逆变器的频率一般为 400Hz到十几KHz；高频逆变器的频率一般为十几KHz到MHz。 2、按逆变器输出的相数分，可分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。 3、按照逆变器输出电能的去向分，可分为有源逆变器和无源逆变器。凡将逆变器输出的电能向工业电网输送的逆变器，称为有源逆变器；凡将逆变器输出的电能输向某种用电负载的逆变器称为无源逆变器。 4、按逆变器主电路的形式分，可分为单端式逆变器，推挽式逆变器、半桥式逆变器和全桥式逆变器。 5、按逆变器主开关器件的类型分，可分为晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变器和绝缘栅双极晶体管（IGBT）逆变器等。又可将其归纳为"半控型"逆变器和"全控制"逆变器两大类。前者，不具备自关断能力，元器件在导通后即失去控制作用，故称之为"半控型"普通晶闸管即属于这一类；后者，则具有自关断能力，即无器件的导通和关断均可由控制极加以控制，故称之为"全控型"，电力场效应晶体管和绝缘栅双权晶体管（IGBT）等均属于这一类。 6、按直流电源分，可分为电压源型逆变器（VSI）和电流源型逆变器（CSI）。前者，直流电压近于恒定，输出电压为交变方波；后者，直流电流近于恒定，输也电流为交变方波。 7、按逆变器输出电压或电流的波形分，可分为正弦波输出逆变器和非正弦波输出逆变器。 8、按逆变器控制方式分，可分为调频式（PFM）逆变器和调脉宽式（PWM）逆变器。 9、按逆变器开关电路工作方式分，可分为谐振式逆变器，定频硬开关式逆变器和定频软开关式逆变器。 10、按逆变器换流方式分，可分为负载换流式逆变器和自换流式逆变器。 逆变器的主要技术性能及评价选用 一、技术性能 1、额定输出电压 在规定的输入直流电压允许的波动范围内，它表示逆变器应能输出的额定电压值。对输出额定电压值的稳定准确度一般有如下规定： （1）在稳态运行时，电压波动范围应有一个限定，例如其偏差不超过额定值的±３％或±５％。 （2）在负载突变（额定负载 0％→50％→100％）或有其他干扰因素影响的动态情况下，其输出电压偏差不应超过额定值的± 8％或±10％。 2、输出电压的不平衡度 在正常工作条件下，逆变器输出的三相电压不平衡度（逆序分量对正序分量之比）应不超过一个规定值，一般以％表示，如 5％或 8％。 3、输出电压的波形失真度 当逆变器输出电压为正弦度时，应规定允许的最大波形失真度（或谐波含量）。通常以输出电压的总波形失真度表示，其值不应超过 5％（单相输出允许 10％）。 4、额定输出频率 逆变器输出交流电压的频率应是一个相对稳定的值，通常为工频 50Hz。正常工作条件下其偏差应在±1％以内。

单相电压源型逆变器控制系统设计

单相电压源型逆变器控制系统设计 摘要：大量UPS系统在为许多不允许供电中断的重要用电设备提供不间断供电，研发UPS的关键便是电压源型逆变器，控制输出高质量电压波形，且带非线性负载和负载突变的情况下，仍能保持电压的稳定和高质量。本文的主要内容是研究单相电压源型逆变器，采用电压电流双环瞬时值反馈控制技术，并详细讨论了基于极点配置的双环PI控制参数的整定。同时提出单环超前滞后电压瞬时值反馈控制，并做了大量仿真研究，显示这两种控制方式都具有优越的控制性能。 关键词：双环控制；极点配置；超前滞后；电压源型逆变器 The control system design of single-phase voltage source inverter Abstract:Uninterruptible Power Supply (UPS) systems are widely used for supplying critical equipment which can’t afford utility power failure. The core of a UPS system is a inverter which Control the output voltage waveform with high quality. Even connected with nonlinear load and mutational load, it still can maintain the stability of voltage and the quality. this paper is to study the single-phase voltage source inverter, adopting the instantaneous values of voltage and current double-loop feedback control technology. The dual-loop PI control parameters setting based on pole assignment is discussed in detail. At the same time single-loop instantaneous voltage value with the lead-lag control strategy. And lots of simulation have been achieved. A inverter is the core of a UPS system. To achieve nearly sinusoidal output voltage even with nonlinear loads, many waveform correction techniques have been proposed. This dissertation focuses on the research of the instantaneous feedback technology of PWM inverters. Both control methods show excellent performance. Keywords: dual-loop control；PWM inverter；CVCF；lead-lag control strategy 1 引言 能源的紧张，让人们越来越重视能源利用的高效性。电能成为生产生活使用最直接最重要的能源，在电能的生产、传输和利用过程中，高效利用电能离不开电能变换；同时高精密设备对电能稳定性和高质量的要求，也迫切需要电力电子电能变化的迅速发展。 对于逆变电源的控制策略,可以采用重复控制、无差拍控制、滑模变结构控制或者PID控制。但是现实实际应用中，现今普遍采用的电压电流双环控制，分为电感电流内环电压外环和电容电流内环电压外环两类，由于电感电流闭环没有把负载电流包括在内，导致系统对扰动敏感，所以本文重点研究了单相逆变器电容电流内环电压外环双环控制系统特性。 2 单相全桥PWM逆变器数学模型 单相全桥PWM逆变器主电路原理图如图1所示，交流输出侧由滤波电感L与滤波电容C构成低通滤波器，r 为考虑滤波电感L 的等效串联电阻、死区效应、开关管导通压降、线路电阻等逆变器中各种阻尼因素的综合等效电阻，直流母线电压Udc，逆变器输出电压ur，流过滤波电感的电流il, 负载电压电流为u0、i0. L 图1 单相全桥PWM逆变器主电路原理图 2.1 单相逆变器连续域数学模型 将输出电压uo和电感电流il作为状态变量，ur 和i0分别为输入量和扰动量，输出电压uo为输出量，可以得到逆变器输出滤波器线性双输入、单输出状态空间模型，其在连续域下的状态方程可以表示为： 00 1 1 1 1r l l u u C u i C i r i L L L ?? ?? ?? ?? ???- ?? ??? ?? =++ ?? ??????? ?? ??? ?? ?? ?--???? ?? ?? （1）根据单相全桥PWM逆变器数学模型做出系统框

200W电子镇流器说明书

PowerPack 200W UHP-Driver Specification EUC 200P/00 Features: ?For use with Philips UHP 200 1.3 mm lamps (short arc application) ?High power output ?Flatter reduction by patented pulse operation ?Stable light output over lamp life time Philips Lighting Electronics and Gear Specification subject to change without Prior notice

Contents 1. GENERAL (3) 2. QUICK REFERENCE DATE (3) 3. ELECTRICAL (4) 3.1. GENERAL (4) 3.2 ELECTRICAL SPECIFICATION (5) 3.3 ELECTRICAL CONNECTIONS (8) 3.4 TIMING DIAGRAM FOR IGNITION (9) 4. MECHANICAL DIMENSIONS (10) 5. MECHANICAL AND ENVIRONMENTAL RELIABILITY TESTS (11) 6. SYNCHRONISE OPTION (12) 6.1 GENERAL (12) 6.2 TIMING DIAGRAM (12) 6.3. TIMING SPECIFICATION (13) 7. MARKING AND PACKING (14) 7.1. MARKING (14) 7.2. PACKING (14) 8. INSTRUCTION FOR USE (14) Appendix 1: Mechanical drawing of the connector (15)

逆变器的基本知识

浅谈光伏发电系统用逆变器的基本知识 逆变器的概念 通常，把将交流电能变换成直流电能的过程称为整流，把完成整流功能的电路称为整流电路，把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。与之相对应，把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。 现代逆变技术是研究逆变电路理论和应用的一门科学技术。它是建立在工业电子技术、半导体器件技术、现代控制技术、现代电力电子技术、半导体变流技术、脉宽调制（ＰＷＭ）技术等学科基础之上的一门实用技术。它主要包括半导体功率集成器件及其应用、逆变电路和逆变控制技术３大部分。 逆变器的分类 逆变器的种类很多，可按照不同的方法进行分类。 １．按逆变器输出交流电能的频率分，可分为工频逆变器、中频逆器和高频逆变器。工频逆变器的频率为５０～６０Ｈｚ的逆变器；中频逆变器的频率一般为４００Ｈｚ到十几ｋＨｚ；高频逆变器的频率一般为十几ｋＨｚ到ＭＨｚ。 ２．按逆变器输出的相数分，可分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。３．按照逆变器输出电能的去向分，可分为有源逆变器和无源逆变器。凡将逆变器输出的电能向工业电网输送的逆变器，称为有源逆变器；凡将逆变器输出的电能输向某种用电负载的逆变器称为无源逆变器。 ４．按逆变器主电路的形式分，可分为单端式逆变器，推挽式逆变器、半桥式逆变器和全桥式逆变器。 ５．按逆变器主开关器件的类型分，可分为晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变器和绝缘栅双极晶体管（ＩＧＢＴ）逆变器等。又可将其归纳为“半控型”逆

变器和“全控制”逆变器两大类。前者，不具备自关断能力，元器件在导通后即失去控制作用，故称之为“半控型”普通晶闸管即属于这一类；后者，则具有自关断能力，即无器件的导通和关断均可由控制极加以控制，故称之为“全控型”，电力场效应晶体管和绝缘栅双权晶体管（ＩＧＢＴ）等均属于这一类。 ６．按直流电源分，可分为电压源型逆变器（ＶＳＩ）和电流源型逆变器（ＣＳＩ）。前者，直流电压近于恒定，输出电压为交变方波；后者，直流电流近于恒定，输也电流为交变方波。 ７．按逆变器输出电压或电流的波形分，可分为正弦波输出逆变器和非正弦波输出逆变器。 ８．按逆变器控制方式分，可分为调频式（ＰＦＭ）逆变器和调脉宽式（ＰＷＭ）逆变器。 ９．按逆变器开关电路工作方式分，可分为谐振式逆变器，定频硬开关式逆变器和定频软开关式逆变器。 １０．按逆变器换流方式分，可分为负载换流式逆变器和自换流式逆变器。 逆变器的基本结构 逆变器的直接功能是将直流电能变换成为交流电能 逆变装置的核心，是逆变开关电路，简称为逆变电路。 该电路通过电力电子开关的导通与关断，来完成逆变的功能。电力电子开关器件的通断，需要一定的驱动脉冲，这些脉冲可能通过改变一个电压信号来调节。产生和调节脉冲的电路。通常称为控制电路或控制回路。逆变装置的基本结构，除上述的逆变电路和控制电路外，还有保护电路、输出电路、输入电路、输出电路等，如图２所示。 逆变器的工作原理。

ZZG22A高频开关整流器使用说明书

ZZG22A 高频开关整流器 使 用 说 明 书

1概述 ZZG22A系列高频开关整流器是我公司集多年生产电力操作电源的经验，采用软开关变换技术专为电力操作电源开发的开关型整流模块，可单台或多台并联运行向直流负荷供电，并同时对电池组充电，满足电力操作电源对整流器的要求。可广泛应用于发电厂、变电站，亦可作为一般的直流稳压、稳流电源使用。 2 使用条件 2.1环境温度：－5℃～+40℃; 2.2大气压力：80kPa～110kPa; 2.3相对湿度：最湿月的平均最大相对湿度为95％，同时该月的平均最低温度为25℃; 2.4使用地点应有防御雨、雪、风、沙的设施。 3 型号说明 标称直流输出电压：110V、220V 额定输出电流：5A、10A、20A 系列号：三相交流输入 高频开关整流器装置 本系列高频开关整流模块总共有以下几种规格： ?ZZG22A-10220：输出标称直流电压为220V，额定电流为10A ?ZZG22A-05220：输出标称直流电压为220V，额定电流为5A ?ZZG22A-10110：输出标称直流电压为110V，额定电流为10A ?ZZG22A-20110：输出标称直流电压为110V，额定电流为20A 4 产品外形 4.1 ZZG22A系列产品外形如图1、2、3所示

图1 图2 图3 4.2产品重量：整机重量不大于10kg。4.3 端子功能定义见表1：

表1 5 主要功能和特点 5.1稳压限流运行功能：整流模块能以设定的电压值或限流值长期对电池组充电并带负载运行。当输出电流大于限流值时模块自动进入稳流运行状态，输出电流小于限流值时模块自动进入稳压运行状态。 5.2 输出电压、输出电流本机调节功能：同时按下“▲”，“▼”两键一次，进入“H-1”界面，调节“▲”或“▼”可设定整流模块输出直流电压值,按“V/A”确定后有效，输出直流电压为180V～290V连续可调；同时按下“▲”，“▼”两键两次，进入“H-2”界面，调节“▲”或“▼”可调节该整流模块最大限流点, 按“V/A”确定后有效，最大限流点为0.2Ie～1.1Ie连续可调。 5.3具有LED显示功能：单按面板上的“V/A”键，显示整流模块当前输出的电压、电流值。 5.4并机功能：多台同型号的整流模块可以并联运行并自动均流。其中某台故障时自动退出，不影响其它整流模块正常运行。 5.5热插拔功能：正在机架上并联工作的多台整流模块，不停电状态下可以任意插拔其中一台模块使其接入系统或脱离系统而不影响其他模块的正常工作。 5.6散热方式：强迫风冷。设计了独立的风道，提高了可靠性和改善了工作环境。 5.7保护及报警功能 5.7.1输入保护：若整流模块的交流输入电源出现过压、欠压时，整流模块即停机，无输出电压，面板上“保护ALM”黄灯亮。当交流输入电源恢复正常后，面板上“保护ALM”黄灯灭，整流模块自动启动，正常运行。交流输入过、欠压保护值见表二。 5.7.2 过流保护：无论何种原因引起过流，整流模块都将保护停机，面板上“保护ALM”黄灯亮。过一段时间后，可自动启动，进入正常运行。多台整流模块在并机运行时，若

三电平NPC整流器控制研究

三电平NPC整流器控制研究 二极管中点钳，位三电平脉宽调制整流器是目前研究运行比较多的一种拓扑结构，通过解析其基本拓扑，从空间矢量开关函数的角度上搭建了中点钳位整流器之数学模型，转换到同步旋转坐标系后采取前馈解耦的方式建立了系统的电压与电流之双闭环控制系统，控制整流系统的有功与无功功率解耦传输，进而达到控制功率因数的效果。 标签：中点钳位三电平整流器；数学模型；解耦；空间矢量调制 引言 随着电力电子相关技术的快速变革，变流装置在电气应用各个方面扮演了愈来愈关键的角色。相对于传统两电平整流器，除了可以调整输出直流电压、高功率因数传输、以及可以达到能量双向流动和大功率传输等好处外，二极管中点钳位型整流器[1]具有输出电压和电流谐波小、开关器件承担电压低以及等效开关频率低等优点。因而，三电平钳位型整流器之控制策略一直是国内外研究者們的关注焦点。 对于三电平NPC整流器，文章从SVPWM的角度出发，建立了三电平中点钳位整流器在同步旋转坐标，系内的数学模型，然后依据数学模型，对系统进行了前馈解耦，建立了三电平脉宽调制整流器系统的电压与电流之双闭环控制系统[2]，达到了直流侧母线电压跟功率因数的设想效果。最后采取仿真的方式确认了整个控制模型的正确性与可行性。 1 三电平钳位脉宽调制整流器数学模型与控制解耦 1.1 三电平钳位脉宽调制整流器之数学模型 中点钳位三电平脉宽调制整流器主要拓扑较多文献已有介绍，这里由于篇幅原因不再阐述。电路交流侧输入为三相对称交流电压，Ls与Rs分别表征交流侧阻感，直流侧则串入两个相等值电容C1与C2。理想情况时C1与C2（其值为Cd）完全相同，故Vdc1=Vdc2=Vdc/2。装置交流侧每相输出电压都有三种状态：Vdc/2、0、-Vdc/2。 根据基尔霍夫定律，从空间电压矢量开关函数的角度出发，可以得到三电平中点钳位整流器在abc坐标系内数学模型，但是abc坐标系内电压与电流量都是随时间变化的交流变量，妨碍控制模块的考虑，故将系统在abc坐标系内的数学模型转化成同步旋转（dq）坐标系内。在dq系中，稳态时，d、q轴分量为直流之变量，便于控制模块设计。 1.2 三电平钳位脉宽调制整流器控制解耦

电解整流装置说明书

★★★★★ KGH--系列整流电源 (KGHS- 4500A/±30V) 用 户 手 册 （通用整流器） 成都通用整流电器研究所

目录 一、产品的用途 (2) 二、产品的技术规范 (2) 三、产品的使用环境条件 (2) 四、主电路电气工作原理 (3) 五、设备的安装与使用 (5) 六、产品的保修与技术支持 (7) 附录一:KG H S-4500A/±30V技术指标及性能特点 (11)

一、产品的用途 KGH-系列直流整流电源是一种变交流为直流的整流装置（以下简称整流器），主要用于供给各种需要直流电电解的场合；也可作为一般工业通用可调直流电源，电阻负载及其它一般电源负载使用。 二、产品的技术规范 KG H S（A.F.） A / V 额定输出直流电压 额定输出直流电流 冷却方式为水冷(A为自冷、F为风冷) 电解电源 可控硅整流电源 三、产品的使用环境条件 1、海拔高度不超过1000米； 2、室内使用，通风散热良好； 3、环境温度不高于+40℃，不低于-20℃； 4、空气相对湿度不大于85%； 5、使用场所无易燃、易爆炸气体和导电尘埃；

6、没有剧烈震动和冲击的场所； 7、垂直倾度不超过5°； 8、电网电压波动范围不大于+10%； 9、冷却水进水温度不低于+5℃，不高于+35 ℃,出水温度不高于+45℃。 10. 冷却水水压下限不能低于0.2MPa, 上限不可高于0.25MPa ，水路流量应为10 立方米/小时，水质电阻不低于20KΩPH 值应保持在6 ～7 之间。 四、主电路电气工作原理 1、主电路三相交流电源经熔断器，交流接触器（或自动开关）送至至变压器 的初级，由整流变压器变压后经六相全波可控硅整流形成连续可调的直流电流或直流电压。电源的输出方式具有稳流和稳压两种工作方式, 旋转输出调节电位器即可平滑调节输出电解工艺所需要的直流电压和电流。 ①主回路断路保护: 主电路设置有快速熔断器或空气开关，一旦发生短路故障， 快速熔断器熔断或空气开关自动断开主电路,切断供电电源，避免事故继续扩 大。 ②输出过电流保护:当输出电流超过110%额定电流值时，综合控制系统电流检 测环节自动限流或封锁可控硅触发脉冲或切断主电路供电电源。避免损坏元 器件和整流变压器,同时发出声光报警指示。 ③供电电源缺相保护:三相供电装置设有缺相保护电路，当Ｃ相断电时，缺相保 护继电器的常闭接点闭合，发出报警信号。Ａ、Ｂ、Ｃ任意一相断电，都将 使主回路断电，从而避免了在缺相情况下运行，保护了装置的安全。 2、主控制器 本系列产品采用我所自主开发的KGD-ZH-01N的专用控制板。集成化程度高、 外围器件少、可靠性好、功能多、维修工作量小，且便于维修。

三相电压型PWM整流器及仿真

电力电子课程设计课程设计报告 题目三相电压型PWM整流器与仿真专业、班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 2015年 1 月6 日 摘要：叙述了建立三相电压型PWM 整流器的数学模型。在此基础上，使用功能强 -可编辑修改-

大的MATLAB 软件进行了仿真，仿真结果证明了方法的可行性。关键词：整流器；PWM ；simulink

-可编辑修改-

目录 一任务书 (1) 1.1 题目 (1) 1.2 设计内容及要求 (1) 1.3 报告要求 (1) 二基础资料 (2) 2.1 三相桥式电路的基本原理 (2) 2.2 整流电路基本原理 (6) 2.3 pwm 控制的基本原理 (9) 2.4 PWM 整流器的发展现状........................................ 1..0...三设计内容........................................................... 1..1 3.1 仿真模型...................................................... 1..1 3.2 各个元件参数.................................................. 1..5 3.3 仿真结果...................................................... 1..7 3.4 结果分析...................................................... 1..9 四总结............................................................... 2..0 五参考文献........................................................... 2..0

电压型逆变器电流型逆变器的区别

论文摘要：在电机漏感上减小的情况下，可以相应地降低功率半导体器件的耐压要求，为了减小换流时间以提高逆变器的运行频率，也要求降低电动机的总漏感上。 下述问题涉及电流型逆变器内部结构，以串联二极管式电流型逆变器为讨论对象。对异步电动机的从逆变器元件的选择对电机参数的要求。 串联二极管式电流型逆变器的品闸管和隔离二极管可以确定耐压值。可以看到，在电机漏感上减小的情况下，可以相应地降低功率半导体器件的耐压要求。另外，二极管换流阶段的持续时间可确定。为了减小换流时间以提高逆变器的运行频率，也要求降低电动机的总漏感上。因而，电流型逆变器要求异步电动机有尽可能小的漏感上。这一点正好与电压型逆变器对异步电动机的要求相反。在功率半导体器件耐压已知的情况下，应合理地选择电动机，以减小换流电容器的电容量。 从电动机运行的安全可靠性对电动机材料的要求，电动机在电流型逆变器供电的运行过程中，由干每次换流在电压波形中产生尖峰。这个尖峰在数值上等于I,差加千正线电势波形之上。因此，电动机在运行过程中实际承受的最高电压，于电动机额定线电压的峰值。为了电动机安全地运行，应适当加强其绝缘。由于电流矩形波对电动机供电在电动机内造成谐波损耗，逆变器在高于50赫的情况下运行时，电动机的损坏也有所增加。为了不致因电机效率过低和温升过高造电动机过热而损坏，应适当降低电动机铜铁材料的电负荷。在运行频率较高的情况下，应注意降低电动机的机械损耗和铁耗。 起动转矩和避免机振对电动机结构的要求。电动机低频起动时，起动转矩的平均值和转矩的波动率。起动转矩在某频率时具有最大值。它取决于电动机参数。当频率低于出现最大起动转矩的数值时，转矩的波动率急剧增加。因此，应根据运行要求和特性等决定最佳起动频率或电动机参数。此外，即使在逆变器对电动机供电的正常运行情况下，转矩波形中也含有六倍于逆变器输出频率的脉动转矩。为了避免这种脉动转矩造成的机械系统谐振，应使机械系统的谐振频率与逆变器运行频率范围的六倍相互错开。 对于功率半导体器件的要求。在串联二极管式电流型逆变器中，在触发一个晶闸管，用电容电压关断另一晶闸管以后争由恒流对电容器反向充电。由于电容电压过零需要一段时间，这就保证被关断晶闸管有较长的承受反压的时间。如果说，电压型逆变器对于晶闸管元件的关断时间有较高的要求(郎要求使用快速晶闸管)，那末电流型逆变器由于承受反压的时间较长，因而可以使用普通晶闸管元件。在换流过程中以谐振造成了电压尖峰，因此要求晶闸管元件和隔离二雌有较高的耐压值。 换流浪涌电压吸收回路。在正弦电势波形上迭加的尖峰电压，是由于换流过程中电动机释放漏感贮能所产生的。特别是在运行频率较高的场合，在为了缩短换流时间而选择较小的换流电容值的情况下，换流浪涌过电压就更加严重。浪涌电压将直接威胁功率半导体器件和电动机的安全运行。为了减小这种影响，可以在逆变器输出端，与负载电动机并联一个换流浪涌电压吸收回路(也称为电压箝位器)，如采用电压箝位器以后，逆变器的输出电压和输出电流波形如逆变器输出电压的尖峰可以限制在正弦电势峰值的(11~12)倍以内。有源逆变器型式，可以使箝位电压保持一定。 逆变器运行的可靠性问题。在逆变器的直流侧设有乎波大电感上，在电流闭环的作用下，可以有效地限制故障电流，即使在逆变器换流失败或短路的情况下，也不会造成大电流而损坏元件，因此，电流型逆变器的卫作是可靠的。 能够实现电能再生。在电动机降频减速时，系统能自动地运行于再生状态，可把机械能有效地转变为电能，并缩短电动机的减速时间。此时，逆变器与整流器直流侧电压的极性反号，而电流的流向保持不变，功率由电动机经逆变器和整流器流向交流电源，实现再生制动。因此，电流型逆变器能够方便地实现四象限运行，其动态特性好，容易满足快速及可逆系统的要求。 使用电流型逆变器除了用于要求电变频调速的系统以外，近年来在下述两个方面受到较大的关注。(1)用于泵、风机、增压机等机械的节能。过去这些机械常用恒频的交流电机拖动，在流量、压力要求变化时，用调节阀门的蘐芸方法以满足要求。这样，就白白地浪费了大量的电能。电流型逆变器因有许

电压源变流器的高压直流输电教学内容

电压源变流器的高压直流输电（VSC-HVDC ） 1.引言 晶闸管的应用领域主要是在整流（交流-直流）、逆变 (直流-交流)、变频 (交流-交流)、斩波（直流-直流）。传统的高压直流输电采用晶闸管变流器，而新型的直流输电技术（VSC-HVDC ）采用IGBT 、IGCT 等全控器件组成电压源变流器(VSC)完成交流-直流-交流的变换。两个VSC 分别作整流器和逆变器，一个工作在定直流电压模式，另一个工作在定有功功率模式。两个变流器的无功功率都可以单独调节。其核心是利用由全控型电力电子器件构成并基于脉宽调制 ( P WM)技术控制的VS C 代替了常规 HVDC 中的可控硅换流器。该输电技术可向无源网络供电．不会出现换相失败、换流站间无需通信以及易于构成多端直流系统等。 如图 1 所示，常用的两端 VSC —HVDC 的主要部件包括：电压源换流器( v s c )、绝缘栅双极晶体管( I G B T )、脉宽调制( P WM)、控制系统。 VSC —HVDC 的基本控制原理： δsin T S C X U U P = Q=)cos (S C T C U U X U —δ 其中：Uc 为换流器输出电压的基波分量，Us 为交流母线电压基波分量，δ为Uc 和 Us 之间的相角差，T X 为换流电抗器的电抗。

2. VSC-HVDC的基本控制方式及特点 定直流电压控制方式，用以控制直流母线电压和输送到交流侧的无功功率，定直流电流( 功率) 控制方式，用以控制直流电流(功率)和输送到交流侧的无功功率，定交流电压 控制方式，仅控制交流侧母线电压，适用于向无源网络供电，通常对于一个两端VSCHVDC系统，必须有一端采用定直流电压控制方式。 3. VSC-HVDC的仿真 将两个230KV，2000MVA的交流系统通过VSC-HVDC相连，进行功率传输。 图为仿真电路图：

单相三电平SPWM整流器的研究与设计论文

摘要 随着电力电子器件、高精度高速运算芯片、实时仿真及控制等技术的飞速发展，各类电力电子装置正广泛地应用于交直流可调电源、电力供电系统、电气传动控制与电化学生产等领域，然而大多数的电力电子装置都是通过变流器与电网相连，总存在网侧功率因数低以及输入电流谐波成分高的问题。 为了减小谐波干扰对电网质量的危害，以及可能因此而引发的事故，1994年3月国家技术监督局颁布了国标GB/T 14549-1993《电能质量公用电网谐波》。抑制电力谐波提高功率因数的方法主要有两种，一种是装设专用的谐波补偿装置，该方法相应地带来了成本增加的问题；另一种是采用新型的高功率因数变流器。 PWM整流器作为高功率因数变流器的一个重要方向，在各种工业生产领域扮演着重要角色。它不仅要求中间直流环节的电压保持恒定，交流侧功率因数为1，还要求尽量减少电流谐波。 然而相对于两电平PWM整流电路，三电平PWM整流器的功率开关管所承受的关断电压为直流侧电压的一半，减少了功率开关管的电压强度，同时电平数的增加使入端电流更接近正弦波，在同样的的开关频率及控制方式下，其电流谐波总畸变率（THD）要远小于两电平PWM整流器。 因此，本毕业设计以单相三电平PWM整流器为研究对象, 首先介绍了课题的产生背景、研究概况及意义，阐述了PWM整流器的工作原理，并对其开关工作模态以及拓扑结构进行了分析；其次，在此基础上，建立了三电平整流器的系统数学模型，并对PWM控制技术进行总结，采用电压电流双闭环控制，利用MATLAB/Simulink进行了仿真实验。仿真结果表明，系统的工作情况与理论分析相符合，该系统不仅能使直流电压在一定围可调，而且使整流器交流侧电流谐波降低，实现了单位功率因数运行。 关键词：三电平整流功率因数校正 MATLAB仿真 ABSTRACT With the rapid development of power electronic devices, high-precision