【《VIENNA整流电路的系统设计与仿真分析案例》1200字】

VIENNA整流电路的系统设计与仿真分析案例1.1主回路参数设计1.1.1输入电感设计在VIENNA整流器中，输入电感起着十分重要的作用，关系着整个系统的性能。考虑输入电感工作在整流状态下时对电感值的约束条件，可以得到以下方程组：（4-1）解上述方程可得：（4-2）使用SVPWM控制算法，取M=1/√3.，假设VDC=2.25Em,于是我们能得到：（4-3）将（4-3）代入（4-2）后化简可以得到输入电感最大值的表达式：（4-4）接下来我们根据电网电压与输入电流的关系，可以得到：（4-5）一般来说电网电压的波动不会超过20%，则取E’mmin=0.8Em，将上述公式互相代入我们可得方程如下：（4-6）其中，tonmax表示在开关占空比占最大的条件情况下控制开关通过二极控制导通的额定持续时间，Ts为开关控制导通开关的额定工作频率周期数，而fs为二极管控制开关的额定工作频率。解方程组（4-6），我们就能得到交流电感的最低值：（4-7）1.1.2输出电容设计根据输出电压与输出功率的关系，我们可以从下式得到滤波电容C的取值:(4-8)1.28kWVIENNA整流器参数设计本次设计VIENNA整流器的设计要求如下表.表4-1VIENNA整流器样机参数参数类别符号单位参数值输入电压UV380电网频率fHz50输出功率PokW8.0开关频率fskHz50输出电压VoV800效率η无95%根据表中要求,有功功率P=P0/η=8000/0.95=8421W,又因为VDC=V0=800V,将上述数据代入(4-4)我们得到电感的上限值。先求出输入电流有效值为12.85A,由此可求得ΔI=0.2Im=2.75A;取电网波动20%,则Emmin=0.8Em=248.9V,代入(4-6)可得Dmax=37.8%.然后得到输入电感的最小值为556μH,最终选取电感参数L=600μH.根据上表,得到输出电流I0=P0/N0=9.375A,将数据代入(4-8)可得输出电容值为:(4-9)考虑到滤波效果和储能作用，上下电容都选择4个大小为560μF的电容，即总电容值达到2260μF。1.3Simulink仿真实现根据上文的研究结果，在Matlab/Simulink环境下搭建了三相VIENNA整流器的系统模型，系统采用了SVPWM调制技术，电流电压双闭环控制方法，整个仿真系统的设计参数如表4-2所示，系统的整体框架如图4-2所示。表4-2仿真系统设计参数参数类型单位参数值输入电压V~380电网频率Hz50输入电感uH686输出电容uF2260输出功率kW7.5输出电压V800控制频率Hz50k图4-2VIENNA整流器系统整体仿真图图4-2中上半部分为系统的主回路部分，其中VIENNA整流器如图中所示，图中每一个双向开关都由两个开关管构成，且这两个开关管的开关状态相同。图4-3VIENNA整流器中整流桥与双向开关图4-4控制系统整体框架图4-4中dq变换为中红色模块，仿真实现如图4-5所示；右下角金色模块Subsystem3为电流电压双闭环控制系统的仿真实现，如图4-6所示图4-5dq变换子系统图4-6电压电流双闭环控制系统图4-7是SVPWM的算法实现子系统。图4-7SVPWM算法子系统根据表4-2的仿真参数在Matlab/Simulink环境下搭建的VIENNA整流器的仿真效果如图4-8所示，示波器中显示的上半波形为三相电压波形，下半波形为进行调制后三相电流波形。由图可见，该控制算法很好的实现了输入电流波形的正弦化，使系统运行在单位功率因数下图4-8仿真效果图为了充分验证系统的抗扰动性，我在VIENNA整流器的直流侧负载上并联了一个负载和一个定时开关，使之在0.1s时完全闭合，得到仿真结果显示如图4-9所示，输出的电压在0.1秒时受到一个突降负载影