【正文】 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 7 電動勢矢量 ?su 滯后 90176。此時(shí) PWM 整流器網(wǎng)側(cè)呈現(xiàn)純電容特性，如圖 22c 所示；當(dāng)電壓矢量 ?abu 端點(diǎn)運(yùn)動至圓軌跡 D 點(diǎn)時(shí)，電流矢量 ?I與電動勢矢量 ?su 平行且反向，此時(shí) PWM 整流器網(wǎng)側(cè)呈現(xiàn)負(fù)阻特性，如圖 22d 所示。此時(shí)，PWM整流器需從電網(wǎng)吸收有功及感性無功功率，電能將通過 PWM整流器由電網(wǎng)傳輸至直流負(fù)載。 (2) 當(dāng)電壓矢量 v端點(diǎn)在圓軌跡 BC上運(yùn)行時(shí)， PWM整流器運(yùn)行于整流狀態(tài)。當(dāng) PWM整流器運(yùn)行至 C點(diǎn)時(shí)， PWM整流器將不從電網(wǎng)吸收有功功率，而只從電網(wǎng)吸收容性無功功率。此時(shí)， PWM整流器向電網(wǎng)傳輸有功及容性無功功率，電能將從 PWM整流器直流側(cè)傳輸至電網(wǎng)。 (4) 當(dāng)電壓矢量 v端點(diǎn)在圓軌跡 DA上運(yùn)行時(shí)， PWM整流器運(yùn)行于有源逆變狀態(tài)。 顯然，要實(shí)現(xiàn) PWM整流器的四象限運(yùn)行，關(guān)鍵在于網(wǎng)側(cè)電流的控制。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 8 二極管箝位整流器系統(tǒng)拓?fù)浞治? 單相三電平 PWM 整流器主電路如圖 23 所示， aS1 ~ aS4 、 bS1 ~ bS4 為開關(guān)器件，su 為電壓電源， si 為網(wǎng)側(cè)電流， abu 為變換器調(diào)制電壓， du 為直流側(cè)電壓， R 和 L 分別為牽引變壓器的牽引繞組側(cè)漏阻抗和感抗， 1C 和 2C 為直流側(cè)兩個(gè)支撐電容，并當(dāng)網(wǎng)側(cè)電流 si 從交流側(cè)流向直流側(cè) (即如圖 23 所示 si 為從左至右流動 )時(shí)，定義 0?si 。開關(guān)狀態(tài)及相應(yīng)的電壓值如表 21 所示。 狀態(tài) 1（ 1,1） 開關(guān)管 aS1 、 bS1 、 aS2 、 bS2 開通，變流器交流側(cè) 0?abu ，電容通過直流側(cè)負(fù)載放電，線路電流 si 的大小隨主電路電壓 su 的變化而增加或減小； ++abaS1bS3bS2bS1aS4 aS3aS2bS4 ossi 1C2u1u2C LRRL 狀態(tài) 2（ 1,0） 開關(guān)管 aS1 、 aS2 、 bS2 、 bS3 開通，變流器交流側(cè) 1uuab? ，輸入端電感電壓等于 1uus? ,電容 1C 被正向（或反向）電流充電（或放電）， 2C 通過直流側(cè)負(fù)載放電； ++abaS1bS3bS2b1aS4a3aS2bS4 ousi1C2u1u2C LRRL++abaS1bS3bS21a4a3a2bS4 osusi1C2u1u2C LRRL 0?si 0?si 狀態(tài) 3（ 1,1） 開關(guān)管 aS1 、 aS2 、 bS3 、 bS4 開通，變流器交流側(cè) 21 uuuab ?? ，正向（或反向）電流對電容 1C 及 2C 被充電（或放電），由于輸入電感電壓反向，電流 si 逐漸減小； 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 10 ++abaS1bS3bS2bS1aS4 aS3aS2bS4 osusi 1C2u1u2C LRRL 狀態(tài) 4（ 0,1） 開關(guān)管 aS2 、 aS3 、 bS1 、 bS2 開通，交流側(cè)輸入電壓 1uuab ?? ，輸入電感上電壓等于 1uus? ,電容被正向（或反向）電流充電（或放電）； ++abaS1bS3bS2bS1aS4a3aS2bS4 ousi1C2u1u2C LRRL++aba1bS3b2b1a4a3a2bS4 osusi1C2u1u2C LRRL 0?si 0?si 狀態(tài) 5（ 0,0） 開關(guān)管 aS2 、 aS3 、 bS2 、 bS3 開通，交流側(cè)輸入電壓 0?abu ，電容通過直流側(cè)負(fù)載放電，線路 si 的大小隨主電路電壓 su 的變化而增加或減??； ++ab1bS3b21aS4a3a2bS4 osu12u1u2C LRRL++ab1bS3b21a4a3a2bS4 oss12u1u2C LRRL 0?si 0?si 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 11 狀態(tài) 6（ 0,1） 開關(guān)管 aS2 、 aS3 、 bS3 、 bS4 開通，輸入交流側(cè)電壓 2uuab? ，正向（或反向）電流對電容 2C 充電（或放電），電容 1C 通過負(fù)載電流放電； ++abaS1bS3bS2bS1aS4a3aS2bS4 osusi1C2u1u2C LRRL ++aba1bS3bS2bS1a4a3a2bS4 osusi1C2u1u2C LRRL 0?si 0?si 狀態(tài) 7（ 1,1） 開關(guān)管 aS3 、 aS4 、 bS1 、 bS2 開通， 21 uuuab ??? ，正向（或反向）電流對電容 1C 及 2C 被充電（或放電），由于升壓電感電壓正向，線電流將逐漸增加； ++aba1bS32b1aS4 aS32bS4 osusi 12u12C LRRL 狀態(tài) 8（ 1,0） 開關(guān)管 aS3 、 aS4 、 bS2 、 bS3 開通，交流側(cè)電壓為 2uuab ?? ，正向（或反向 ）電流對電容 2C 充電（或放電），電容 1C 通過負(fù)載電流放電； ++abaS1bS3b2b1aS4a3aS2bS4 osusi1C2u1u2C LRRL++abaS1bS32b1a4a3aS2bS4 osusi12u12C LRRL 0?si 0?si 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 12 狀態(tài) 9（ 1， 1） 開關(guān)管 aS3 、 aS4 、 bS3 、 bS4 開通，輸入端電壓為 0?abu ，升壓電感電壓等于 su ，兩個(gè)電容 1C 及 2C 均通過負(fù)載電流放電，電流 si 根據(jù) su 的變化而增加（或減?。?； ++abaS1bS3bS2bS1aS4 aS3aS2bS4 osusi 1C2u1u2C LRRL 由上述分析可知，三電平整流電路總共有 9種工作模態(tài)態(tài)，為了使結(jié)構(gòu)更加清晰，也為后續(xù)主電路建模的需要，對電路進(jìn)行相應(yīng)的簡化，簡化后的結(jié)構(gòu)圖如圖 24所示。由此可知，在電網(wǎng)電壓一定的情況下， si 的幅值和相位僅由 輸入端電壓基波 ?su 的幅值及其與電網(wǎng)電壓的相位差所決定，改變 ?su 的幅值和相位就可以使 su 和 si 的相位差為所需要的任意角度。 SuSabuRuL SuSiabu RLu （ a）整流運(yùn)行 （ b）逆變運(yùn)行 SuSi abRuL SuSi abRuL （ c） SVG 運(yùn)行 （ d）電流超前電壓運(yùn)行 圖 25 四象限變流器的向量圖 圖 25(a)中 ?abU 滯后 ?sU 的相角為 ? ， ?sI 和 ?sU 完全同相位，電路工作在整流狀態(tài)，且功率因數(shù)為 1，這是四象限整流器的基本工作狀態(tài)。圖 25(c)中 ?abU 滯后 ?sU 的相角為 ? ， ?sI 超前 ?sU 90 度，電路向交流電網(wǎng)送出無功功率，這時(shí)四象限交流器相當(dāng)于一個(gè)無功功率發(fā)生器 (SVG)。 下面我們來介紹一下整流器二次濾波電路、入端電感、直流側(cè)電容的作用。可見，輸出電流同功率一樣也存在一個(gè) 2 倍網(wǎng)頻的脈動分量。 對二次輸出端直流電容，較大的電容能對直流側(cè)輸出電壓紋波能起到較好的抑制作用，但過大的電容也影響電路動態(tài)響應(yīng)速度。 在 PWM 整流器中，輸入濾波電感是一個(gè)關(guān)鍵性的元件， 它是 PWM 整流器升壓的基礎(chǔ)，因而，電感值選取的合適與否直接影響電路的工作性能。整流器交流側(cè)電感的作用歸結(jié)如下： (1)隔離電網(wǎng)電壓與整流器交流側(cè)電壓； (2)濾除整流器交流側(cè) PWM 諧波電流，從而實(shí)現(xiàn)整流器交流側(cè)正弦波電流或一定頻帶范圍內(nèi)的任意電流波形控制； (3)使整流器具有 Boost PWM AC/DC 變換性能； (4)使整流器獲得良好電流波形的同時(shí)，還可向電網(wǎng)傳輸無功功率，甚至實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)純電感、純電容運(yùn)行特性； (5)使整流器控制系統(tǒng)獲得了一定的阻尼特性，從而有利于控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn) 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 15 行。假沒電容 C C2上的電壓分別為 1u 、 2u 。同理當(dāng) BS =l時(shí)， BNu = 1u ；當(dāng) BS =0時(shí)， BNu =0；當(dāng) BS = 1? 時(shí)， BNu = 2u? 。即 2211 iuiuiu sAB ????? (