应用Matlab仿单相PWM整流器的一种简单方法

1、应用Matlab仿单相PWM整流器的一种简单方法    摘要：基于单相PWM整流器的结构和工作原理,建立了一种基于Matlab的仿真模型,具有原理清晰,仿真时间短,占用资源少的优点。关键词：PWM整流器；Matlab；仿真A Simplified Method for Simulating Single Phase PWM Rectifier by Using MatlabYE Qi- feng, JIN Xin- min Abstract:A simulation model for a single phase PWM rectifier

2、using Matlab is introduced, which has the advantage of distinct principle, short simulation time and consuming relative little resource. Keywords:PWM rectifier； Matlab； Simulation 1  引言    在高功率因数PWM整流器的设计中，通常需要对控制策略进行仿真。常用的电力电子仿真工具中，Pspice，Saber仿真时间长，产生大量的中间数据，占用资源多，会引起

3、不收敛问题，适合于电路级仿真1。而Matlab以描述功率变换的状态方程为基础，有了状态方程，电路很容易用Matlab中的Simulink里的函数模块来表述，而且各种控制算法容易实现，而不必应用实际的元器件模型，减小了仿真运算的难度。由于PWM型功率变换器是一类强非线性（电子开关器件在一个周期中既工作在饱和区又工作在截止区）或断续（即按时间分段线性，在几个时间段内电路都是线性的，但拓扑结构不同）或时变（电子开关器件导通时的电阻很小，截止时的电阻很大）的电路3。因此，变换器电路动态特性的解析分析方法较复杂，阻碍了这类变换器系统的动态分析与设计的顺利进行。而把状态空间平均法应用于功率变换器的建模，是

4、一种简单有效的研究方法。当变流器运行于连续导电模式，并忽略其开关过程，即认为开关动作是瞬时完成的，这样，一个工作于连续导电模式下的PWM变流器可以用两个线性非时变电路来表示。它们与一个周期中的两种开关状态相对应，设其状态空间方程分别为    1）在时间间隔DT（0tt0）：=A1X    2）在时间间隔（1D）T（t0tT）：=A2X    式中T为PWM开关周期，D是其占空比，X为状态向量，A1，A2为系统矩阵，将上述两个开关模型综合为一个平均模型为     =D

5、A1(1D)A2X2  单相PWM整流器的数学模型    单相PWM整流器主电路如图1所示。忽略电感中的等效电阻，在仿真中用理想开关S来代替实际器件,并把与开关器件并联的快恢复二极管的作用融入到理想开关中，当其中之一导通时，即认为该理想开关导通。用以下方式来定义开关函数：    Sm=1（Sm=0）上桥臂理想开关导通，下桥臂理想开关关断    Sm=0（Sm=1）上桥臂理想开关关断，下桥臂理想开关导通。图1  PWM整 流 器 主 电 路 图    考虑到

6、单相电路的对称性，把单相电路看作两个双半桥单元，相应地把单相电源分为两个电源，ua=ub=un/2，电感也分为La=Lb=Ls/2，这样就可以得到基于开关函数的单相PWM整流器的状态方程，    对于a相    L=ua(uDNuNO)   (1)    当S1=1,S1=0,uDN=Ud    当S1=0,S1=1,uDN=0    因此式(1)可以写为      L=ua(

7、S1UdUNO)    （2） 同理可以得到     L=ub(S2UdUNO)    （3）    式（2）式（3）相加,并注意到iaib=0，uaub=0可以得到     uNO=(S1S2)Ud    这样式(1)变为     L=ua(S1S2)Ud（4）    式(2)变为     L=ub(S2S1)Ud（5）    而对于直流侧则有     C=iaS1ibS2（