单相电压型PWM整流器波形分析

单相电压型PWM整流器波形分析

对于单相VSR而言，其交流侧基波电压控制有两种 PWM的调制方式，即双 极性调制和单极性调制。以下将根据双极性PWM的调制方式， 分析单相电压型

PWM整流器

基于matlab的波形分析及仿真结果

将图1的单相电压型 PWM整流器在matlab中建立仿真模型如下图所示:

系统仿真参数如下：交流侧电网电压220V,工频直流侧电阻RL=10Q。主电路 储能元件参数为 L=3 Mh,C=143^F。PI 参数 Ki=2.3, T i=128

图3控制信号的时序分布

(1) 交流侧电压v(t)

若单相VSR直流侧电容足够大，则在PWM过程中可近似认为其直流侧电压 为一定值，即Vdc(t) = Vdc。这样当采用双极性调制时，单相 VSR交流侧电压v(t) 波形为幅值在Vdc、-Vdc间切换的PWM波形。第k周期中v(t)波形如图4所示。

图4交流测电压波形

(2) 电感端电压VL(t)

单相vsi网侧电感端电压vL(t)等于电网电动势e(t)与其交流侧电压v(t)之差，即 vL(t) = e(t) — v(t)。若令e(t)= Ems inc,且当开关频率远高于电网基波频率时，第 k 个开关周期中e(t)可近似为一常值，即

e(t) ~e(kTs)=EmsinwkTs。其中，kTs

图5电感电压波形

(3) 网侧电流i(t)

若忽略单相VSR网侧电阻，则网侧电流i(t)为：i(t)=1/L WL(t)dt=1/L

t

—v(t)]d

得第k个开关周期网侧电流表达式为：i(t )=1/L(EmsinckTs-Vdc)t'+i(t =0) (0W'vton)； i(t 〃)=1L(EmS in QkTs+Vdc)t 〃+i(t 〃=0) (0 琲 〃vTs - ton);当开关频率足够高，且在稳态条 件下，各区间电流初始条件满足：i(t=0) = i(t 〃二ts-ton)； i(t =ton)=i(t =0)；因此，求 得第k个开关周期中，VSR网侧电流脉动峰峰值为： △ km = i(t =0) - i(t '= ton) = Vdc - EmSin cckTs Lt on (Vdc>Em)

由于采用双极性PWM控制，第k个开关周期中的PWM占空比Dk= (2ton-Ts )/ Ts； 得： △ikm =[T s (V dc-Emsin cckTs) (1+D k)] / 2L 网侧电流i(t)波形如图6所示。

图6网侧电流波形