两电平脉冲整流器主电路

1、两电平脉冲整流器主电路两电平脉冲整流器主电路第一页，共20页。引言引言在交流传动电力机车和动车组上，脉冲整流器是列车牵引传动系统中的网在交流传动电力机车和动车组上，脉冲整流器是列车牵引传动系统中的网侧变流器。网侧脉冲整流器能够保持中间直流电路电压恒定，方便地实侧变流器。网侧脉冲整流器能够保持中间直流电路电压恒定，方便地实现牵引和再生工况，并且保持电网基波功率因素接近现牵引和再生工况，并且保持电网基波功率因素接近1 1，减轻对电网环，减轻对电网环境的电磁干扰。境的电磁干扰。在列车牵引时起在列车牵引时起整流整流作用，将单相交流转变成直流电；再生制动时起作用，将单相交流转变成直流电；再生制动时起逆变

2、逆变作作用，将直流电转变成单相交流电回馈给牵引供电电网。用，将直流电转变成单相交流电回馈给牵引供电电网。由于其可以工作在电压和电流坐标平面的四个象限，因此亦称为由于其可以工作在电压和电流坐标平面的四个象限，因此亦称为四象四象限整流器限整流器。由于当前牵引传动系统中基本采用由于当前牵引传动系统中基本采用PWMPWM技术控制整流器技术控制整流器，因此又称为，因此又称为脉冲整脉冲整流器流器。第二页，共20页。我们小组针对我们小组针对两电平脉冲整流器两电平脉冲整流器提出并讲解的问题如下：提出并讲解的问题如下：两电平脉冲整流器的结构两电平脉冲整流器的结构两电平脉冲整流器的工作原理两电平脉冲整流器的工作原

3、理两电平脉冲整流器的两电平脉冲整流器的SPWMSPWM调制原理调制原理1 123 3第三页，共20页。两电平脉冲整流器的 主电路的结构第四页，共20页。一个理想的脉冲整流器，一方面需要为直流侧提供平直稳定的直流电压或电流，另一方面只从交流电网吸取有功功率。原理上讲，这种装置可以提供一个无储能部分的变流器和一个分离的储能器。牵引绕组漏电感牵引绕组漏电感牵引绕组漏电阻牵引绕组漏电阻开关管开关管、二次滤波器二次滤波器中间直流侧支撑电容中间直流侧支撑电容第五页，共20页。两电平脉冲整流器的 工作原理第六页，共20页。 由于上桥臂与下桥臂不能够出现直通由于上桥臂与下桥臂不能够出现直通,则则Sa1与与Sa

4、2、SB1与与SB2不能同时导通和关断不能同时导通和关断,驱动信号应该驱动信号应该相反相反。PWM整流整流器网侧输入端电压器网侧输入端电压Uab取值有取值有Ud、0、-Ud三种电平三种电平,有效的开关组合有有效的开关组合有22=4种种,即即SA,SB,=00、01、10、11四种逻四种逻辑辑,则则PWM整流器输入端电压整流器输入端电压Uab有如下关系有如下关系: Uab=(SA - SB )Ud第七页，共20页。工作模式1： ，电容，电容 向负载供电，直流电压通过负载形成回路释放能量，直流电压下降，牵引绕组两端电压向负载供电，直流电压通过负载形成回路释放能量，直流电压下降，牵引绕组两端电压 直

5、接加在电感直接加在电感 上，对电感进行充放电。上，对电感进行充放电。1）2）0abUdCNUNL释放能量Li向L导通，D和T导通或T和D时，0i和0NNN2413NUN幅值减小，绕组充电，储存能量幅值增大，充电，导通，绕组向和导通或和时，和NN4231ULLDTTD00NNNiidtdiLUNNN第八页，共20页。工作模式工作模式2：1）2）dNNNdabUudtdiLUu此时关系式满足,储存能量幅值增大，充电，容都向导通，绕组和直流侧电和时，和NNNNNLiLTTiu3200释放能量幅值减小，电，向绕组和直流侧电容充导通，和时，和NNNNNLiLDDiu3200第九页，共20页。工作模式工作

6、模式3：1）2）dNNNdabUudtdiLUu，此时满足关系式释放能量幅值减小，向直流侧电容充电，导通，绕组和和时，和NNNNNLiLDDiu4100储存能量幅值增大，充电，组和导通，直流侧电容向绕和时，和NNNNNLiLTTiu4100电感所释放的能量，导致电感的电流下降，一方面电感所释放的能量，导致电感的电流下降，一方面给电容充电，给电容充电，使得直流电压上升，使得直流电压上升，保证直流电压稳定，同时高次谐波电流通过电容形成低阻抗回路保证直流电压稳定，同时高次谐波电流通过电容形成低阻抗回路；另；另一方面，一方面，给负载提供恒定的电流给负载提供恒定的电流。第十页，共20页。脉冲整流器的脉冲

7、整流器的3种工作模式下所有可能的开关状态种工作模式下所有可能的开关状态（每种开关状态的能量转换关系是互不相同的）（每种开关状态的能量转换关系是互不相同的） LNuNuNiabu导通的器件的变化Ni工作状态能量传送等效电路0000000000dUdUdUdUdUdUdUdUNUNUNUNUdNUUdNUUdNUUdNUUNdUUdNUUdNUUdNUU4231/DTTD4231/DTTD41DD41DD23TT23TT4231/TDDT4231/TDDT41TT41TT32DD32DD电源短接电源短接电源短接电源短接反馈反馈反馈反馈整流整流整流整流NNLuNNLuNNuL NNuL 直流侧NNL

8、u直流侧NNLuNNLu直流侧NNLu直流侧NNLu 直流侧NNLu 直流侧直流侧NNuL直流侧NNLuba,ba,ba,ba,ddddcccc第十一页，共20页。两电平脉冲整流器的SPWM调制原理第十二页，共20页。SPWM的调制原理： 用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。两电平脉冲整流器的SPWM调制原理：采用三角载波与调制波相比较，生成PWM脉冲信号来等效正弦的调制波。当调制波大于三角载波时，输出高电

9、平PWM驱动信号，对应的开关器件导通，反之，则使开关器件关断。在实际应用中，一般采用对称的采样规则来计算导通或关断的时间，并将其赋给DSP中事件管理器EVA（或EVB）的比较寄存器。第十三页，共20页。0, 1AAzraSSuu否则时，当0, 1BBzrbSSuu否则时，当rau和 相位相差rbu180zu为三角载波第十四页，共20页。第十五页，共20页。第十六页，共20页。第十七页，共20页。第十八页，共20页。第十九页，共20页。PWM整流技术在整流技术在CRH的运用的运用 在国产在国产CRH系列和谐号动车上，都是用了系列和谐号动车上，都是用了PWM整流技术，在所用的整流电路有区整流技术，在所用的整流电路有区别，也使得别，也使得PWM控制存在差异。控制存在差异。 在这些和谐号动车中，在这些和谐号动车中，CRH1