4象限级联型多电平变换器及其整流器控制

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级联型多电平变换器构成及控制方法

级联型多电平变换器构成及控制方法

Project No. 3Report for High Power ConversionSystemsProject Title: Cascade multi-level converter and its controlmethodStudent Name:Email Address: @Phone No.Date: 2012.6.15Signature:级联型多电平变换器构成及控制方法初探浙江大学电气工程学院【摘要】本文介绍了级联型多电平变换器的一般构成方法,并对构成原则进行了初步的讨论并提出了新型级联型拓扑结构。

本文又对级联型多电平的控制策略进行了初探。

最后,本文提出一种改进型级联多电平变换器,并对其进行了简要分析。

【关键字】级联多电平控制方法Cascade multi-level converter and its control method( , College of Electrical Engineering , Zhejiang University)Abstract: This article describes the general composition of the cascade multi-level converter, and constitutes the principle of a preliminary discussion. It also proposes a new cascade topology and cascaded multi-level control strategy . Finally, this paper presents an improved cascaded multilevel converter and makes a brief analysis.Key words: cascade, control strategy, multi-level1.多电平变换器多电平变换器技术是一种通过改进变换器自身拓扑结构来实现高压大功率输出的新型变换器,它无需升降压变压器和均压电路。

CRH动车组牵引传动控制及计算第四章 四象限脉冲整流器的工作原理与控制设计

CRH动车组牵引传动控制及计算第四章 四象限脉冲整流器的工作原理与控制设计

四象限脉冲整流器的双闭环控制器设计 正弦脉宽调制技术 (SPWM) 三电平脉冲整流器中性点电压平衡方案
2
脉冲整流器概述 脉冲整流器 概述
Electric Railway Traction AC Drive Systems Electric Railway Traction AC Drive Systems
三电平脉冲整流器的工作模式
工作模式4 (Sa=0,Sb=1):
工作模式 3 (Sa=1,Sb=-1):
u1
u1
Load
Load
Load
u2
is
o
Udc
u2
开关管Ta1,Ta2,Tb3和Tb4导通,Ta3,Ta4,Tb1和Tb2关断。网侧端电压 uao=u1,ubo=-u2,uab=u1+u2。 整流器工作在升压状态,所以直流侧电压比电源电压的幅值大。此 时,加在电感两边的电压为负,因此电流以(us-Udc)/Ls的斜率减小 。正向网侧电流is对电容C1和C2充电。
is
开关管 T2 和 T3 导通,T1 和 T4 关断, 并且 uab=-Udc. 在 这种状态下,电流is增大,反向电流给直流侧电容Cd充 电.
9
开关管 T2 和 T4 导通, T1 和 T3 关断, 并且 uab=0. 电源电 压加在电感两边,使其电流升高。 直流侧电容Cd通过负 载电流放电.
10
三电平整流器的工作原理分析
Electric Railway Traction AC Drive Systems
三电平整流器的工作原理分析
uao =
u1
Sa ( Sa + 1) S ( S − 1) u1 − a a u2 2 2
Байду номын сангаас

四象限整流器

四象限整流器

-t
vd -Vd0 =(IdR L -Vd0)(1-e 1)1 R LC
C tr * 0.964R L
.
33
四象限整流器工作原理
➢满足直流电压抗扰性指标时电容设计
A Id
0
Ti
t
Wci
(s)
1
1 Ti
s
{RLC
dvdc1 dt
vdc1
0
RLC
dvdc dt
2
vdc
2
RL kt
1 C 2V*m RL
.
26
四象限整流器工作原理
➢单极性PWM电流过零处
i
0 t T1
uN
vab
0 vab
L
i1 T1
△i1 0
T1 t Ts
L i2 0 T2
vab
要满足快速电流跟踪要求则必须有 0
-vdc
|i1
| -|i2 Ts
|
Im sin Ts
Ts
Im
L vdcT1
ImTs
.
i
i*
△i2
T1
T2
A
U
C
O1
0
90。-
|V |2 | U |2 | VL |2 2 | U || VL | cos Vm Mvdc
L Um sin +
U
2 m
sin 2
+M2vdc2
U
m
Im
V F
B
I
若采用三角载波SPWM控制,忽略桥路损耗
qP1212UUmmIImmscions
M 1
L Um2 sin cos +Um cos Um2 sin2 +vdc2 Um2 2|p|

四象限变流器工作原理

四象限变流器工作原理

四象限变流器工作原理1.引言1.1 概述四象限变流器是一种重要的电力电子器件,它能够实现直流电到交流电的转换。

其工作原理基于电力电子技术和控制理论,通过控制开关器件的通断,将直流电源经过逆变和变换,输出所需的交流电信号。

四象限变流器的主要特点是能够实现四个不同象限的电流、电压和功率输出。

这四个象限分别代表着正向和反向的电流、电压以及功率输出,在不同工作条件下可以根据需求进行切换。

这一特性使得四象限变流器在电力电子领域中具有广泛的应用空间。

四象限变流器的工作过程可以简要描述为:首先,通过电流传感器和电压传感器,监测输入直流电源的电流和电压信号。

然后,经过电压和电流的控制算法,得出需要输出的交流电信号的波形和频率。

接下来,利用开关器件进行逆变和变压,将直流电源的能量转换为交流电源的能量。

最后,输出所需的交流电信号,供给给定的负载使用。

四象限变流器的工作原理可以应用在多个领域,如电机控制、电力系统调节等。

其在电机控制领域中的应用特别广泛,能够实现电机的正向和反向转动,控制电机的转速和负载特性。

在电力系统调节方面,四象限变流器可以对电网进行有源功率调节,实现对电网的无功功率补偿和电压调节。

总之,四象限变流器通过控制电流和电压的方向和大小,实现了直流到交流的转换,具有广泛的应用前景。

在未来的发展中,随着对电能质量和能源管理的要求越来越高,四象限变流器将会得到更多的应用和研究。

1.2文章结构文章结构部分的内容如下:1.2 文章结构本文将分为三个主要部分来介绍四象限变流器的工作原理。

第一部分是引言部分,其中包括概述、文章结构和目的。

首先,我们将简要概述四象限变流器的基本概念,介绍其在电力电子领域中的重要性。

接着,我们将说明本文的结构,即将分为引言、正文和结论三个主要章节。

最后,我们将阐明本文的主要目的,即为读者提供关于四象限变流器工作原理的详细解释。

第二部分是正文部分,其中包括四象限变流器的基本原理和工作过程。

大功率四象限变流器微机实时控制原理

大功率四象限变流器微机实时控制原理

大功率四象限变流器微机实时控制原理株洲电力机车研究所王挺泽摘要:本文主要介召了大功率四象限变流器微机控制的基本原理及控制方法关键词:四象限变流器、微机控制、原理、方法前言大功率四象限变流器微机实时控制原理是在AC4000原型车四象限变流器控制的基础上进行的。

在此基础上,结合微机控制的优点,又进一步作了的完善,增加了功率因数角控制和具有改善直流电压动态调节性能的直流电流反馈环节。

在控制的硬件上则采用了TMS320C31和80C196双CPU的方案,其中80C196负责:(1)与电网电压的同步控制、(2)充电接触器和短接充电接触器的控制、(3)与有关计算机的通迅、(4)功率因数角的探测、(5)跳弓的检测。

而微处理器DSP320C31则负责:(1)电压、电流的采样、(2)电压、电流调节器的计算、(3)变压器直流磁化控制、(4)功率因数角的控制、(5)调制电压的计算、(6)PWM脉冲计算、(7)PWM脉冲输出控制。

1、四象限变流器主电路工作原理如图1所示为交直交电力机车一个转向架带有两个网侧四象限变流器的主电路图1 四象限变流器的主电路原理图原理图。

为了更好地说明四象限变流器的工作原理,下面对网侧只有一个四象限变流器回路进行分析。

为了简化起见,变压器用一个等效电路表示,变压器的漏抗和内阻用一个电感和一个电阻表示。

原理上四象限变流器的两对桥臂(包括两个GTO和两个二极管)可用转换开关代替。

当网侧四象限变流器在中间回路直流电压U d大于u st峰值下运行时,4qs就作升压调压器工作。

图2为用转换开关代替的网侧四象限变流器等效电路图。

图2 四象限变流器的等效电路原理图4qs是一个脉冲整流器,因此按转换开关的位置,四象限变流器有以下几种工作方式:(1)、u st=0 :电能在电网与变压器漏抗之间交换能量,此时u L=u N,i d0=0(2)、u st=+U d:电能在电网、变压器漏抗与中间回路之间交换能量,此时u L=u N-U d,I d0=I N(3)、u st=-U d:电能在电网、变压器漏抗与中间回路之间交换能量,此时u L=u N+U d,I d0=-I N用脉宽调制产生各开关元件的PWM信号,在变流器输入端形成了基波频率与网频一样的脉宽调制电压。

四象限脉冲整流器分析

四象限脉冲整流器分析
2. 两电平脉冲整流器具有4种工作模式。三电 平脉冲整流器具有9种工作模式。
3. 通过控制两电平、三电平脉冲整流器中开关 元件IGBT的导通和关断,在不同工作模式的 转换,实现整流和逆变的功能,进而实现直 流侧电压的稳定、能量的双向流动。
谢谢观看!
1.四象限脉冲整流器的特点
传统的相控整流器,交流电网侧 的功率因数比较低,谐波较大,直流 侧的电压脉动较大,制约了其功率发 挥及应用。
随着技术的发展,脉冲整流器应 运而生。它可以从电网获取与网压同 相位的近似正弦波的交流电流,提高 了功率因数,使电网的污染减到最小 限度。
1.四象限脉冲整流器的特点
3. 三电平脉冲整流器电路
工作模式2 (Sa=1,Sb=0):
p
Ta1
Tb1
ip
Ta2
D1
Tb2
D2 C1 u1
Ls Rs
us is
a uab
Ta3
b Tb3
o Udc
io
C2
Ta4
D3 Tb4
D4
u 2
in n
p ip
1 Sa
Ls
Rs
a
C1
u1
is
us
uab
-1 0
o
1 Sb
Udc
b 0 io
-1 C2
1, Ti3and Ti4 on,Ti1 and Ti2 off
i=a,b
3. 三电平脉冲整流器电路
工作模式1 (Sa=1,Sb=1):
Ta1
Ta2
Ls Rs
us is
a uab
Ta3
Ta4
Tb1 Tb2
b Tb3 Tb4
p
C1

HXD3型电力机车四象限整流器的控制研究

HXD3型电力机车四象限整流器的控制研究作者:王秀清钟恩松单绍平来源:《科技创新与应用》2019年第36期摘; 要:HXD3型电力机车采用交-直-交的变流方式,利用四象限整流器实现整流、升压及功率因数近似等于1的原理特性。

文章通过研究四象限整流器的工作原理,利用仿真软件PSCAD/EMTDC进行了仿真研究,并在我校HXD3型电力机车综合实训室的建立开发中加以应用验证。

关键词:四象限整流器;升压斩波;脉冲宽度调制;功率因数中图分类号:U264; ; ; ; ; 文献标志码:A; ; ; ; ;文章编号:2095-2945(2019)36-0122-03Abstract: The converter mode of the HXD3-type electric locomotive is AC-DC-AC. The 4-quadrant converter is used for rectifying and boosting voltage, and the Power Factor of the circuit is approximately equal to 1. The operating principle was researched in this paper. The software named PSCAD/EMTDC was used to simulate the circuit. The result was tested and verified, and the comprehensive training room of the HXD3-type electric locomotive was built.Keywords: 4-quadrant converter; boosting voltage; pulse width modulation; power factor1 概述HXD3型交流传动货运电力机车牵引电传动系统采用交-直-交传动形式,其中的整流环节采用四象限整流器,把单相1450V交流电整流、升压为2800V的直流电。

基于复矢量PI调节器的四象限级联型变频器PWM整流控制策略

基金项目:国家自然科学基金项目(51177056)。 Project Supported by National Natural Science Foundation of China (51177056).
关键词:四象限级联型变频器;功率单元;瞬时功率平衡; 复矢量 PI 调节器;卡尔曼滤波
0 引言
小电容使用寿命,同时 H 桥级联型逆变器输出低次
谐波,影响电机的稳定运行。因此,为确保变频器
可靠稳定运行,本文以抑制直流母线电压波动为控
制目标,当三相 PWM 整流器输入的瞬时有功功率
参考值与 H 桥逆变器输出的瞬时有功功率相等时,
可有效地减小直流母线电压波动,即有
⎧⎪⎨⎪⎩qpi*i*nn((tt))
为减小直流母线电压的波动,PWM 整流器增 加了负载瞬时有功功率前馈作为电流环的给定值, 负载功率通过附加的传感器测得[3-4]。由于功率单元 采用叠层功率母线来减小线路的杂散电感和接触 电阻,无法安装电流传感器来直接测量逆变器直流 侧电流。同时,逆变器采用主控制器集中调制的模 式[1],无法实时地得到调制比,因此要计算输出功 率,必须测量交流输出电流和电压,这样就会增加 功率单元成本。电流观测器[14]可实时观测逆变器直 流侧电流,但只限于对直流电流的观测,对于有交 流分量的电流不能准确观测。基于卡尔曼(Kalman) 滤波器[15-17]的电流辨识可以消除采样引入的白噪 声影响,可追踪时变的电流波形。同时卡尔曼滤波 器必须建立精确的数学模型[15],以免滤波器发散。
通过功率单元实验测试验证了控制策略的可功率单元pwm整流控制策略11四象限级联型变频器主电路拓扑本文研究的四象限级联型变频器的主电路拓扑如图1a所示包括输入端的三相多绕组变压器和输出端的结构完全相同的三相单相背靠背功率单元如图c2所示其中多绕组变压器的短路电感作为pwm整流器的滤波电感级联数n2

【精品】四象限变流器原理

【关键字】精品四限象变流器原理摘要:四象限变频器一方面可以实现能量的双向流动,另一方面在大功率运行的时候,对电网的污染小。

本文简单介绍了四象限变频器的工作原理及控制方法,并从实际应用的角度,给出四象限变频器各个部分的构成及作用。

关键词:能量回馈电流谐波四象限变频器1、引言在上个世纪80年代末,交流变频调速逐渐登上了工业传动调速方式的历史舞台。

变频调速在调速范围、调速精度、控制灵活、工作效率、使用方便等方面都有很大的优点,这使变频调速成为最有发展前途的一种交流调速方式。

普通的变频器大都采用整流桥将交流电转化成直流,然后采用逆变技术将直流转化成电压频率皆可调整的交流电动机。

这种变频器只能工作在电动状态,所以称之为两象限变频器。

由于两象限变频器采用二极管整流桥,无法实现能量的双向流动,所以没有办法将电机回馈系统的能量送回电网。

在一些电动机要回馈能量的应用中,比如电梯,提升,离心机系统,只能在两象限变频器上增加制动单元。

将电动机回馈的能量消耗掉。

另外,在一些大功率的应用中,二极管整流桥对电网产生严重的谐波污染。

IGBT功率模块可以实现能量的双向流动,如果采用IGBT做整流桥,用高速度、高运算能力的产生PWM控制脉冲。

一方面可以调整输入的功率因数,消除对电网的谐波污染,让变频器真正成为“绿色产品”。

另一方面可以将电动机回馈产生的能量反送到电网,达到彻底的节能效果。

2、四象限变频器的工作原理四象限变频器的电路原理图如图1所示。

2.1工作原理当电机工作在电动状态的时候,整流控制单元的DSP产生6路高频的PWM脉冲控制整流侧的6个IGBT的开通和关断。

IGBT的开通和关断与输入电抗器共同作用产生了与输入电压相位一致的正弦电流波形,这样就消除了二极管整流桥产生的6K±1谐波。

功率因数高达99%。

消除了对电网的谐波污染。

此时能量从电网经由整流回路和逆变回路流向电机,变频器工作在第一、第三象限。

输入电压和输入电流的波形如图2所示。

多电平逆变器四象限运行控制策略的研究

时 其 再 生 能 量 经 逆 变 器 向 中 间 直 流 环 节 的储 能 电
成 电 路 ,形 成 与 a相 基 波 电压 同 步 的 方 波 信 号

_
5 用 来 跟 踪 电 网频 率 和 相 位 。 相 倍 频 电路将 0, 锁
同步 信 号 锁 相 倍 频 形 成 方 波 信 号 P HIH, 同步 _ G 该 信 号 一 方 面 作 为 A D转 换 的触 发 信 号 , 一 方 面 / 另 作 为 C SS WM 脉 冲传 输 同 步信 号 。 P —P
t e c ri r p a e s i e P M e h o o ,t c mmu i ae h u h t e h s c mp t r a d e l e h ot g e h are h s — h f d S W t tc n lg i o y nc t s tr g o t o u e n ra i s t e v l e c l o h z a c n r l r c a g h tr/t p, a a t r s t n f u t d a n ss p o e sn a k . l g a k g a d a tg s o o t l , h n e t e satso p r me e et g,a l i g o i r c s i g t s sVot e p c a e h s a v n a e oe i a f smp e sr c u e, a y mo u a e i n, y i l t t r e s d lr d sg s mme r ft e u i w r s th la aa cn , mal o t u o tg a mo i . u t o h nt o k, wi o d b n i g s l u p tv l e h r n c y c l a
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( .Elcrc l gie rn 1 e tia En n e ig,He a i est f Ura o sr cin, n nUnv riy o b n C ntu to P g g 4 7 4 s n 6 0 4,
关键 词 : 相 变 压 器 ; 联 型 多 电 平 变 换 器 ;PWM 整 流器 ;P R 调 节 器 移 级 I 中图分类号 : TM4 1 6 文献标识码 : A
Qu d a tCac d d M utlv l n e tra d Re tfe o to a r n s a e li e Co v re n eiirC n r l e
f e i g t i gl— e d n hes n e pha e i ve t r The m a h m atc mod lo he PW M e tfe s n re . te i e ft r c iir,isore a i e ho n he t int ton m t d a d t PI c r e ontols r e e e i r uc d T heex rm e e ulsve iy t tt o e t rc n a hiv he R u r ntc r tatgy w r ntod e . pe i ntr s t rf ha hec nv r e a c e e t r ge e a i biiy whe pe a i n t e a c lr tng an e ee atng ofee tia a hi e . e n r tvea lt n o r tng i h c ee a i d d c lr i l c rc lm c n s Ke r s: as — hitn r ns o mer a c d d m u tl v lc ve t r PW M e tfe ; PI r gult ywo d ph e s fi g ta f r ;c s a e lie e on re ; r c ii r R e a or
2 .清 华 大 学 电 力 系统 及 发 电设 备 控 制 和 仿 真 国 家 重 点 实 验 室 , 京 1 0 8 ) 北 0 0 4
摘 要 : 级 联 型 多 电平 变 换 器 的功 率 单 元 中 , P M 整 流器 替 代 二极 管整 流器 , 以实 现 能 量 的 双 向流 在 用 W 可
ELE CTRI C DRI 2 1 Vo. 1 No 3 VE O1 14 .
电 气 传 动 2 1 O 1年 第 4 1卷 第 3期
4象 限 级 联 型 多 电平 变 换 器 及 其 整 流 器 控 制
孙 炳 海 李 永 东 。 王 剑 。 , ,
( .河 南城 建 学 院 电 气 与 电 子 工 程 系 , 南 平 顶 山 4 7 4 ; 1 河 6 0 4
变 负 载M 整 流 器 的数 学 模 型 、 向策 略 及 P R控 制 策 略 , 过 实 W 定 I 通
验验 证 了新 型 整 流 器及 其控 制 策 略 在 电 机 加 速 减 速 过 程 中能 够 实 现 能 量 回馈 。
动 ; 用 隔 离 变 压 器 的副 边 漏 抗 代 替 整 流器 的输 入 电 抗 器 , 以减 少 变 换 器 的体 积 和 成 本 ; 离 变压 器 的 副边 利 可 隔 绕 组 移 相 消 除 了 由 单 个 功 率 单 元 所 引 起 的 谐 波 电流 , 制 了 网 侧谐 波 尤 其 是 低 次 谐 波 的 产 生 。 在 整 流器 控制 抑 中使 用 锁 相环 对 电 网 的 相位 和 频 率 跟 踪 , 用 P M 整 流 器 的 P R 电 流 控 制 策 略 , 利 于 在 整 流 器 接 单 相 逆 采 W I 有
H e n, na Chi a;2. Po e n w rSyse a t m nd w e ne ato ui Po rGe r i n Eq pm e ntolan Si ul to ntCo r d m ain
o a eKe b r tr fStt y La oa o y,Tsn h aUn v riy, ii g 1 0 8 Ch n ) ig u ie st Bejn 0 0 4, ia
Ab ta t I he p w e iso a c de ulie e on r e s e l cn hedider c iirw ih PW M e — s r c : n t o run t fc s a d m tlv lc ve t r ,r p a ig t o e tfe t re tfe a a he c ve t rha e t e ne a ie a lt u i he la nd t n e a h it rr a t ft ii rc n m ke t on re v he r ge r tv bi y; sng t e k i uc a c st e fle e c oro he i PW M e tfe a e c he vo u e n os f t on re ; t e ha e s it e o a y sd f t r n — r c iirc n r du e t l m a d c t o he c ve t r h p s — h f s c nd r ie o he t a s f m e a lm i a e t u r nth r o c a e he sn e p or r c n e i n t he c r e a m nisc us d by t igl ow e ni, r s r n n hegrd sdeha m on c ru t e taii g t i i r i e p ca l h ow r e r s e ily t e l o d rha moni. I hec nt o c m ePLL se pl e o t a k t i o t g ha ea c n t o r ls he i m oy d t r c hegrd v la e S p s nd
f e e y The PI c ntolsr t g hePW M e tferi s d t ant i heDC—i la t b ew he r qu nc . R o r t a e y oft r c ii s u e o m i an t lnk vo tge s a l n
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