三相变流器升降压工作特性分析
三相变流器升降压工作特性分析
对于三相电压型、电流型变流器进行了低频建模,分析了三相电压型整流器在spwm与5vm调制方式下的升压特性和电流型变流器在spwm调制下的降压工作特性。
关键词：低频模型：svm：spwm
0 引言
当能量从交流侧向直流侧传送时,电压型spwm变流器具有升压特性,电流型spwm变流器具有降压特性。电压型5pwm变流器工作原理与buck直流斩波器相似,因而将boost直流斩波器的概念引入三相电压型spwm变流器。而电流型spwm变流器工作原理则近似buck直流斩波器。
本文对三相电压spwm变流器和电流型spwm变流器建立了低频数学模型。分析了在spwm和svm调制方法下三相电压型变流器的
升压特性和spwm调制方式下三相电流型变流器的降压特性。对于三相变流器电路工作模式分析具有较大指导意义。
1 三相spwm变流器的低频数学模型
三相电压型spwm变流器主电路拓扑如图1所示。从直流侧的角度出发,以单位功率因数整流器为例,讨沦三相电压型spwm变流器的低频数学模型。电压型单位功率因数变流器的等效电路如图2所示。其低频相量图如图3所示。在低频时式(1)成立。
式中：vdc为变流器直流側电压;
(sa1,sb1,sc1)为三相调制波函数的基波分量;
(va1,vb1,vc1)为变流器交流侧电压的基波分量。
三相开关函数基波分量为
式(2)中若载波幅值为1,则m为幅度调制比。
由图3得变流器交流侧电压基波为
由式(4)可见,电压型变流器直流电压输出与幅度调制比成反比。当幅度调制比增加吋,同一载波周期内脉宽增加,但直流输出却减小。因而,三相电压型spwm变流器具有boost电路的特性。在三相对称运行时,变流器的每相电压独立,各相也具有boost特性。此外,三相电压型spwm变流器还具有如下特点：
1)三相spwm变流器等效为两个boost直流斩波器同时工作;
2)三相spwm变流器能量可以双向流动,四象限运行。
三相电流型变流器主电路拓扑如图4所示。
同样可以分析三相电流型变流器的低频模。三相电流型变流器等效电路如图5所示,矢量图如图6所示。
由电流型变流器的低频相暈图可得电容电压为
式中：vdc为直流侧电压;
idc为直流侧电流。
由三相对称系统三相电流瞬时值和为常数,得电流型变流器输出电压为
由式(10)可见,电流型变流器直流输出电压与幅度调制比成正比。当幅度调制比减小时,同一载波周期内脉宽减小,直流输山减小。因而,三相电流型spwm变流器具有降压电路的特性。
2 三相电压型svm变流器的升压特性分析
2-levelsvm的丌关状态矢量如图7所示,其实现方法是：在一个采样周期内,参考矢量vi,vi+1由相邻的两个非零开关矢量vi、vi+1和零矢量v0合成,如式(11)所示。
vrt=viti+vi+1ti+1+v0t0 （11）
式中：t为采样周期;
ti,ti+1,t0分别为开关矢量vi,vi+1,v0的作用时间。
式中： θ为参考矢量与顺时针方向最近的开关矢量之间的夹角;
m为调制系数,如式(13)所示。
2-levelsvm在一个开关周期内存在零矢量v7(000)和v8(111）,而在零矢量作用时间内电源并不传递能量给负载。因此,零矢量也不会引起直流侧电容电压的纹波。但是,在零矢量作用时,电源给电路的电感储存能量。如果没有这些零矢量的作用,直流侧电压将不会恒定。因而,零矢量对于直流侧电压的调节是必不可少的。事实上,电压型svm变流器和boost直流斩波电路工作原理是一样的,在零矢量作用时间内电源给电感充电,电感储存能量;在非零矢量作用时间内,电感的能量释放到直流端,产牛boost效应。
对于3-level svm,其开关状态矢量如图8所示,随着调制率的增加,零矢量将会减小,进而消失。但是,在高的调制率下,对于整个变流器而言boost矢量仍然存在。只不过在2-level svm时,boost矢量以零矢量的形式存在,在其作用时间内电源为三相电感充电。而在3-level svm时,boost矢量以中间矢量的形式存在。中间矢量如图8的(210),(012);(120),(102);(021),
(201);对于这三组矢量,在每组矢量作用时间内均只有一相电感在充电,即3-levelsvm的boost矢量作用时间内电源能量是存储在一相电感中的。
3 结语
本文从三相变流器的数学模型入手详细分析了在spwm、svm方式下电压型变流器的升压特性和spwm方式下电流型变流器的降压特性。分析结果表明当能量从交流侧流向直流侧时,电压型变流器具有boost特性;电流型变流器具有buck特性。这对于分析三相变流器电路工作过程、输入输出波形、设汁三相变流器电路和实际应用中,具有重要的指导意义。
植物冠层图像分析仪（冠层分析仪）的功能特点介绍
长光华芯自主研发的“高亮度976nm光纤耦合半导体激光器”荣获“最佳激光器技术创新奖”
SMT贴片加工中常见的锡膏分类，你知道多少？
地芯科技勇立潮头，再夺省级一等奖！
浅谈OLED如何吞噬LCD市场？
三相变流器升降压工作特性分析
oled屏幕烧屏原因_oled屏幕烧屏怎么修复
关于用于头戴显示器 (HMD) 的参考模块的介绍和应用
新能源汽车连接器开发过程中的关键考虑因素
一个简单的电子肌肉刺激器电路
ZUK edge、小米5s、一加3T 同价位手机如何取舍
民乐县结合“线上购物、线下配送”方式，推动线上线下消费融合发展
有消息称:苹果将于6月1日公布iPhone 4G
AMD收购赛灵思,对半导体行业的发展有何影响?
RFID怎样升级识别技术
光纤、光缆
TPS92630-Q1（德州仪器TI）LED驱动器替代替换
Microchip推出针对电动航空应用设计的新型一体化混合动力驱动模块解决方案，可减少开发时间和重量
千元价位首选iQOO Z3，上苏宁超级品牌日福利满满！
中国机器人以工业领域为主 或将成为国际舞台的主角
对于三相电压型、电流型变流器进行了低频建模,分析了三相电压型整流器在spwm与5vm调制方式下的升压特性和电流型变流器在spwm调制下的降压工作特性。
关键词：低频模型：svm：spwm
0 引言
当能量从交流侧向直流侧传送时,电压型spwm变流器具有升压特性,电流型spwm变流器具有降压特性。电压型5pwm变流器工作原理与buck直流斩波器相似,因而将boost直流斩波器的概念引入三相电压型spwm变流器。而电流型spwm变流器工作原理则近似buck直流斩波器。
本文对三相电压spwm变流器和电流型spwm变流器建立了低频数学模型。分析了在spwm和svm调制方法下三相电压型变流器的
升压特性和spwm调制方式下三相电流型变流器的降压特性。对于三相变流器电路工作模式分析具有较大指导意义。
1 三相spwm变流器的低频数学模型
三相电压型spwm变流器主电路拓扑如图1所示。从直流侧的角度出发,以单位功率因数整流器为例,讨沦三相电压型spwm变流器的低频数学模型。电压型单位功率因数变流器的等效电路如图2所示。其低频相量图如图3所示。在低频时式(1)成立。
式中：vdc为变流器直流側电压;
(sa1,sb1,sc1)为三相调制波函数的基波分量;
(va1,vb1,vc1)为变流器交流侧电压的基波分量。
三相开关函数基波分量为
式(2)中若载波幅值为1,则m为幅度调制比。
由图3得变流器交流侧电压基波为
由式(4)可见,电压型变流器直流电压输出与幅度调制比成反比。当幅度调制比增加吋,同一载波周期内脉宽增加,但直流输出却减小。因而,三相电压型spwm变流器具有boost电路的特性。在三相对称运行时,变流器的每相电压独立,各相也具有boost特性。此外,三相电压型spwm变流器还具有如下特点：
1)三相spwm变流器等效为两个boost直流斩波器同时工作;
2)三相spwm变流器能量可以双向流动,四象限运行。
三相电流型变流器主电路拓扑如图4所示。
同样可以分析三相电流型变流器的低频模。三相电流型变流器等效电路如图5所示,矢量图如图6所示。
由电流型变流器的低频相暈图可得电容电压为
式中：vdc为直流侧电压;
idc为直流侧电流。
由三相对称系统三相电流瞬时值和为常数,得电流型变流器输出电压为
由式(10)可见,电流型变流器直流输出电压与幅度调制比成正比。当幅度调制比减小时,同一载波周期内脉宽减小,直流输山减小。因而,三相电流型spwm变流器具有降压电路的特性。
2 三相电压型svm变流器的升压特性分析
2-levelsvm的丌关状态矢量如图7所示,其实现方法是：在一个采样周期内,参考矢量vi,vi+1由相邻的两个非零开关矢量vi、vi+1和零矢量v0合成,如式(11)所示。
vrt=viti+vi+1ti+1+v0t0 （11）
式中：t为采样周期;
ti,ti+1,t0分别为开关矢量vi,vi+1,v0的作用时间。
式中： θ为参考矢量与顺时针方向最近的开关矢量之间的夹角;
m为调制系数,如式(13)所示。
2-levelsvm在一个开关周期内存在零矢量v7(000)和v8(111）,而在零矢量作用时间内电源并不传递能量给负载。因此,零矢量也不会引起直流侧电容电压的纹波。但是,在零矢量作用时,电源给电路的电感储存能量。如果没有这些零矢量的作用,直流侧电压将不会恒定。因而,零矢量对于直流侧电压的调节是必不可少的。事实上,电压型svm变流器和boost直流斩波电路工作原理是一样的,在零矢量作用时间内电源给电感充电,电感储存能量;在非零矢量作用时间内,电感的能量释放到直流端,产牛boost效应。
对于3-level svm,其开关状态矢量如图8所示,随着调制率的增加,零矢量将会减小,进而消失。但是,在高的调制率下,对于整个变流器而言boost矢量仍然存在。只不过在2-level svm时,boost矢量以零矢量的形式存在,在其作用时间内电源为三相电感充电。而在3-level svm时,boost矢量以中间矢量的形式存在。中间矢量如图8的(210),(012);(120),(102);(021),
(201);对于这三组矢量,在每组矢量作用时间内均只有一相电感在充电,即3-levelsvm的boost矢量作用时间内电源能量是存储在一相电感中的。
3 结语
本文从三相变流器的数学模型入手详细分析了在spwm、svm方式下电压型变流器的升压特性和spwm方式下电流型变流器的降压特性。分析结果表明当能量从交流侧流向直流侧时,电压型变流器具有boost特性;电流型变流器具有buck特性。这对于分析三相变流器电路工作过程、输入输出波形、设汁三相变流器电路和实际应用中,具有重要的指导意义。
植物冠层图像分析仪（冠层分析仪）的功能特点介绍
长光华芯自主研发的“高亮度976nm光纤耦合半导体激光器”荣获“最佳激光器技术创新奖”
SMT贴片加工中常见的锡膏分类，你知道多少？
地芯科技勇立潮头，再夺省级一等奖！
浅谈OLED如何吞噬LCD市场？
三相变流器升降压工作特性分析
oled屏幕烧屏原因_oled屏幕烧屏怎么修复
关于用于头戴显示器 (HMD) 的参考模块的介绍和应用
新能源汽车连接器开发过程中的关键考虑因素
一个简单的电子肌肉刺激器电路
ZUK edge、小米5s、一加3T 同价位手机如何取舍
民乐县结合“线上购物、线下配送”方式，推动线上线下消费融合发展
有消息称:苹果将于6月1日公布iPhone 4G
AMD收购赛灵思,对半导体行业的发展有何影响?
RFID怎样升级识别技术
光纤、光缆
TPS92630-Q1（德州仪器TI）LED驱动器替代替换
Microchip推出针对电动航空应用设计的新型一体化混合动力驱动模块解决方案，可减少开发时间和重量
千元价位首选iQOO Z3，上苏宁超级品牌日福利满满！
中国机器人以工业领域为主 或将成为国际舞台的主角