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pwm整流器及其控制_T型三相三电平整流器的控制实现和仿真

前言:

我在六月份制作和使用它DQ控制维也纳整流器的视频:dq三相三电平由双闭环控制Vienna整流器 Part2》和《基于dq三相三电平由双闭环控制Vienna整流器 Part 1.后台收到了很多信息和问题,所以还是有很多人对这个内容感兴趣。

另外,我最近在想Vienna整流器是否也可以做出双向整流和逆变器的功能。查看一些文献后,发现使用T型三电平进行拓扑控制是可以的。可它的拓扑结构与维也纳相似。用体二极管整流器在维也纳模式下关闭前六个开关管。逆变就使用三电平的控制方法,由于使用DQ控制方法、整流和逆变控制实现几乎相同,本文介绍了T型三电平三相整流器的控制和实现。

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(图一 T型三电平整流器)

1.效率:三电平拓扑作为二极管钳位对比,T钳位用的二极管和飞跨电容的大容量功率电容较少。六个横跨PN母线的开关管仍然是全电压应力,只有六个连接到电容器中点的开关的电压应力因此,T型三电平可以去除钳位二极管的损耗,与中点连接的开关管的开关和导通损耗具有优势。理论上,它应该比二极管钳位的三电平高一点。富士电机提供的损耗对比表如下:

(图二 对比富士电机提供的各种拓扑损失)

2.基本功率流向:可见图3。首先用单相T型三电平分析其功率流向。PWM控制是让Q1/Q3互补,Q4/Q2互补性。通过控制开关的顺序,可以在开关上输出P/O/N三种状态。

(图三 单相T型三电平)

状态:

Sa1 Sa2 Sa3 Sa4 Output
ON OFF OFF ON P
OFF OFF ON ON O
OFF ON ON OFF N

(表一 开关状态)

根据负载电流的流通路径,T型三电平逆变器可以分为六种工作状态。首先,定义负载电流的正方向为由 A 如果桥臂点流出,将有六个负载电流 ILa如下图4所示。

(图四 6种开关状态)

3,PWM调制:三电平载波同向叠层调制PWM,如图5所示。对比调制波正周期和正负载波,对比负周期和负载波,得出两组PWM波。其中正PWM用来控制Q1互补产生Q3,同理负向PWM用来控制Q4和Q2.也是互补的PWM。

(图5 双载波同享叠层)

PWM实现图6:

(图6 双载波共享叠层PWM输出)

然后根据时间顺序和逻辑根据上述输出PWM信号转换为T型三电平四个开关的调制信号。Q1/Q3互补,Q4/Q2互补,PWM逻辑如下图7所示。ABC三相输出由闭环控制部分输出ABC正弦调制波。

(图七 T三电平双载波调制的实现原理)

12路PWM将载波放在一起更容易分析时序,如图8所示:

(图8 T型三电平双载波调制PWM输出)

闭环控制:使用dq根据相环提供的角度控制输入电流Iq=0即可实现PFC整流器的功能功能:

(图9 双闭环电压电流)

5.电容电压均压控制:根据不久前的情况Vienna整流器P2中提到使用小矢量调制T0和2*(1-k)*T0平衡电容的时间可见:基于dq三相三电平由双闭环控制Vienna整流器 Part2》。

流入中点电流:

所以我直接把这套控制方法直接应用到了T型三电平上,发现依然可用,而且平衡的效果也不错,下图是实现原理:

将不同范围的共模量注入调制波,调制两个小矢量时间,从而达到电容电压均压的目的。

电容电压均压效果,稳态:

不平衡负载试验:高低端电容上并联的负载电阻依次改变,负载功率从100%开始 > 50%的变化。通过测试,即使高端和低端负载不平衡,平均压力仍然很快。

6.模型原理图:

运行:

动态测试:

总结:T型三电平模拟模型已逐步建立,基本控制方法已得到了理解。有了新的理解,我将继续更新这方面的内容。谢谢你的观看。

必须说的是,我的能力有限。如果上面有错误,请多包容。希望能告诉我错误,共同进步。谢谢你。

回复关键词:3PH_PFC_T

参考文档:

1, 《20 千瓦 T 三电平光伏并网逆变器研究 徐纪太 2016年

关于本人:

我是杨帅,有多年的电源硬件和软件开发经验,熟悉各种电源仿真软件的使用,包括模拟控制方向Pspice和Simplis,使用数字控制Matlab和Plecs。熟悉PSFB,CLLC,DAB,PFC拓扑、控制算法、环路设计等功率架构。目前从事车载电源行业,专注于中等功率变换器领域,多年来一直从事电力电子仿真技术的研究和应用推广。

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