兩電平脈沖整流器主電路

1、兩電平脈沖整流器主電路兩電平脈沖整流器主電路第一頁(yè)，共20頁(yè)。引言引言在交流傳動(dòng)電力機(jī)車和動(dòng)車組上，脈沖整流器是列車牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中的網(wǎng)在交流傳動(dòng)電力機(jī)車和動(dòng)車組上，脈沖整流器是列車牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中的網(wǎng)側(cè)變流器。網(wǎng)側(cè)脈沖整流器能夠保持中間直流電路電壓恒定，方便地實(shí)側(cè)變流器。網(wǎng)側(cè)脈沖整流器能夠保持中間直流電路電壓恒定，方便地實(shí)現(xiàn)牽引和再生工況，并且保持電網(wǎng)基波功率因素接近現(xiàn)牽引和再生工況，并且保持電網(wǎng)基波功率因素接近1 1，減輕對(duì)電網(wǎng)環(huán)，減輕對(duì)電網(wǎng)環(huán)境的電磁干擾。境的電磁干擾。在列車牽引時(shí)起在列車牽引時(shí)起整流整流作用，將單相交流轉(zhuǎn)變成直流電；再生制動(dòng)時(shí)起作用，將單相交流轉(zhuǎn)變成直流電；再生制動(dòng)時(shí)起逆變

2、逆變作作用，將直流電轉(zhuǎn)變成單相交流電回饋給牽引供電電網(wǎng)。用，將直流電轉(zhuǎn)變成單相交流電回饋給牽引供電電網(wǎng)。由于其可以工作在電壓和電流坐標(biāo)平面的四個(gè)象限，因此亦稱為由于其可以工作在電壓和電流坐標(biāo)平面的四個(gè)象限，因此亦稱為四象四象限整流器限整流器。由于當(dāng)前牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中基本采用由于當(dāng)前牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中基本采用PWMPWM技術(shù)控制整流器技術(shù)控制整流器，因此又稱為，因此又稱為脈沖整脈沖整流器流器。第二頁(yè)，共20頁(yè)。我們小組針對(duì)我們小組針對(duì)兩電平脈沖整流器兩電平脈沖整流器提出并講解的問(wèn)題如下：提出并講解的問(wèn)題如下：兩電平脈沖整流器的結(jié)構(gòu)兩電平脈沖整流器的結(jié)構(gòu)兩電平脈沖整流器的工作原理兩電平脈沖整流器的工作原

3、理兩電平脈沖整流器的兩電平脈沖整流器的SPWMSPWM調(diào)制原理調(diào)制原理1 123 3第三頁(yè)，共20頁(yè)。兩電平脈沖整流器的 主電路的結(jié)構(gòu)第四頁(yè)，共20頁(yè)。一個(gè)理想的脈沖整流器，一方面需要為直流側(cè)提供平直穩(wěn)定的直流電壓或電流，另一方面只從交流電網(wǎng)吸取有功功率。原理上講，這種裝置可以提供一個(gè)無(wú)儲(chǔ)能部分的變流器和一個(gè)分離的儲(chǔ)能器。牽引繞組漏電感牽引繞組漏電感牽引繞組漏電阻牽引繞組漏電阻開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)管、二次濾波器二次濾波器中間直流側(cè)支撐電容中間直流側(cè)支撐電容第五頁(yè)，共20頁(yè)。兩電平脈沖整流器的 工作原理第六頁(yè)，共20頁(yè)。 由于上橋臂與下橋臂不能夠出現(xiàn)直通由于上橋臂與下橋臂不能夠出現(xiàn)直通,則則Sa1與與Sa

4、2、SB1與與SB2不能同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷不能同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷,驅(qū)動(dòng)信號(hào)應(yīng)該驅(qū)動(dòng)信號(hào)應(yīng)該相反相反。PWM整流整流器網(wǎng)側(cè)輸入端電壓器網(wǎng)側(cè)輸入端電壓Uab取值有取值有Ud、0、-Ud三種電平三種電平,有效的開(kāi)關(guān)組合有有效的開(kāi)關(guān)組合有22=4種種,即即SA,SB,=00、01、10、11四種邏四種邏輯輯,則則PWM整流器輸入端電壓整流器輸入端電壓Uab有如下關(guān)系有如下關(guān)系: Uab=(SA - SB )Ud第七頁(yè)，共20頁(yè)。工作模式1： ，電容，電容 向負(fù)載供電，直流電壓通過(guò)負(fù)載形成回路釋放能量，直流電壓下降，牽引繞組兩端電壓向負(fù)載供電，直流電壓通過(guò)負(fù)載形成回路釋放能量，直流電壓下降，牽引繞組兩端電壓 直

5、接加在電感直接加在電感 上，對(duì)電感進(jìn)行充放電。上，對(duì)電感進(jìn)行充放電。1）2）0abUdCNUNL釋放能量Li向L導(dǎo)通，D和T導(dǎo)通或T和D時(shí)，0i和0NNN2413NUN幅值減小，繞組充電，儲(chǔ)存能量幅值增大，充電，導(dǎo)通，繞組向和導(dǎo)通或和時(shí)，和NN4231ULLDTTD00NNNiidtdiLUNNN第八頁(yè)，共20頁(yè)。工作模式工作模式2：1）2）dNNNdabUudtdiLUu此時(shí)關(guān)系式滿足,儲(chǔ)存能量幅值增大，充電，容都向?qū)ǎ@組和直流側(cè)電和時(shí)，和NNNNNLiLTTiu3200釋放能量幅值減小，電，向繞組和直流側(cè)電容充導(dǎo)通，和時(shí)，和NNNNNLiLDDiu3200第九頁(yè)，共20頁(yè)。工作模式工作

6、模式3：1）2）dNNNdabUudtdiLUu，此時(shí)滿足關(guān)系式釋放能量幅值減小，向直流側(cè)電容充電，導(dǎo)通，繞組和和時(shí)，和NNNNNLiLDDiu4100儲(chǔ)存能量幅值增大，充電，組和導(dǎo)通，直流側(cè)電容向繞和時(shí)，和NNNNNLiLTTiu4100電感所釋放的能量，導(dǎo)致電感的電流下降，一方面電感所釋放的能量，導(dǎo)致電感的電流下降，一方面給電容充電，給電容充電，使得直流電壓上升，使得直流電壓上升，保證直流電壓穩(wěn)定，同時(shí)高次諧波電流通過(guò)電容形成低阻抗回路保證直流電壓穩(wěn)定，同時(shí)高次諧波電流通過(guò)電容形成低阻抗回路；另；另一方面，一方面，給負(fù)載提供恒定的電流給負(fù)載提供恒定的電流。第十頁(yè)，共20頁(yè)。脈沖整流器的脈沖

7、整流器的3種工作模式下所有可能的開(kāi)關(guān)狀態(tài)種工作模式下所有可能的開(kāi)關(guān)狀態(tài)（每種開(kāi)關(guān)狀態(tài)的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系是互不相同的）（每種開(kāi)關(guān)狀態(tài)的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系是互不相同的） LNuNuNiabu導(dǎo)通的器件的變化Ni工作狀態(tài)能量傳送等效電路0000000000dUdUdUdUdUdUdUdUNUNUNUNUdNUUdNUUdNUUdNUUNdUUdNUUdNUUdNUU4231/DTTD4231/DTTD41DD41DD23TT23TT4231/TDDT4231/TDDT41TT41TT32DD32DD電源短接電源短接電源短接電源短接反饋反饋反饋反饋整流整流整流整流NNLuNNLuNNuL NNuL 直流側(cè)NNL

8、u直流側(cè)NNLuNNLu直流側(cè)NNLu直流側(cè)NNLu 直流側(cè)NNLu 直流側(cè)直流側(cè)NNuL直流側(cè)NNLuba,ba,ba,ba,ddddcccc第十一頁(yè)，共20頁(yè)。兩電平脈沖整流器的SPWM調(diào)制原理第十二頁(yè)，共20頁(yè)。SPWM的調(diào)制原理： 用脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆變電路中開(kāi)關(guān)器件的通斷，使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等，通過(guò)改變調(diào)制波的頻率和幅值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。兩電平脈沖整流器的SPWM調(diào)制原理：采用三角載波與調(diào)制波相比較，生成PWM脈沖信號(hào)來(lái)等效正弦的調(diào)制波。當(dāng)調(diào)制波大于三角載波時(shí)，輸出高電

9、平PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，反之，則使開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷。在實(shí)際應(yīng)用中，一般采用對(duì)稱的采樣規(guī)則來(lái)計(jì)算導(dǎo)通或關(guān)斷的時(shí)間，并將其賦給DSP中事件管理器EVA（或EVB）的比較寄存器。第十三頁(yè)，共20頁(yè)。0, 1AAzraSSuu否則時(shí)，當(dāng)0, 1BBzrbSSuu否則時(shí)，當(dāng)rau和 相位相差rbu180zu為三角載波第十四頁(yè)，共20頁(yè)。第十五頁(yè)，共20頁(yè)。第十六頁(yè)，共20頁(yè)。第十七頁(yè)，共20頁(yè)。第十八頁(yè)，共20頁(yè)。第十九頁(yè)，共20頁(yè)。PWM整流技術(shù)在整流技術(shù)在CRH的運(yùn)用的運(yùn)用 在國(guó)產(chǎn)在國(guó)產(chǎn)CRH系列和諧號(hào)動(dòng)車上，都是用了系列和諧號(hào)動(dòng)車上，都是用了PWM整流技術(shù)，在所用的整流電路有區(qū)整流技術(shù)，在所用的整流電路有區(qū)別，也使得別，也使得PWM控制存在差異?？刂拼嬖诓町悺?在這些和諧號(hào)動(dòng)車中，在這些和諧號(hào)動(dòng)車中，CRH1