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一种新型单相脉冲整流器的MATLAB仿真研究

发布时间:2020-06-30 19:49:01 阅读: 来源:折弯机厂家

摘要:给出了一种新型的脉冲整流器,详细地介绍了其工作原理和控制方案,并对该整流器及其控制系统建立了MATLAB仿真模型,仿真结果验证了该方案的优越性。

本文引用地址:关键词:脉冲整流器;升压斩波器;功率因数校正;

图1主电路拓扑图

1前言

随着电力电子装置日益广泛的应用,谐波对电网的污染也日益严重。另外,许多电力电子装置的功率因数很低,也给电网带来了额外负担并影响供电质量。因此,各种功率因数校正技术得到了迅速发展。其中,四象限变流器技术是中、大容量的单位功率因数变流器采用的主要技术。它是把在逆变电路中使用的PWM技术移植到整流电路中而形成的。其基本原理是,检测交流侧的电压波形和电流波形,通过控制功率开关管的通断状态,使输入电流接近正弦波,并且使交流输入侧电流和电压同相位,实现功率因数接近于1的目标。

本文所提出的脉冲整流器电路与传统的四象限变流器稍有不同,它适用于无需能量反馈的场合,可用于交流侧功率因数校正。文中采用了一种新型的控制方法,并用MATLAB进行了系统仿真。

2主电路拓扑

如图1所示,该单相整流器每个桥臂的上功率开关采用了不可控器件,降低了成本和控制的复杂性,简化了控制脉冲产生电路,提高了系统的可靠性。

在电源电压正半波,通过控制开关管S1的导通与关断,使电感电流跟踪电源电压。由于半导体器件的特性,即使同时给S1、S2发控制脉冲,在电源电压正半波,S2也不会导通。当S1开通时,电源给电感充电,电感电流经S1、D2方向流动,电感储能,电感电流上升;S1关断时,电感电流经D1、D2方向流动,电感与电源同时向负载供电,电感释放能量,电感电流下降。只要及时控制S1的开通与关断,就能使电感电流即电源电流跟踪电源电压的变化。在电源电压的负半周,与上面的分析相同,只要控制S2的导通与关断,就能达到相同的效果。这样就能够使输入电流跟踪输入电压,从而使功率因数接近于1。

图3系统的MATLAB仿真模型

图2平均电流模式控制原理框图

图4PWM子系统结构图

从上面的分析可知,该主电路拓扑结构实质上相当于设计了两套Boost升压斩波电路,只是在输入交流电压的正负半周通过对应的Boost电路工作,来实现功率因数校正的目的。

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