Science&TechnologyVision科技视界关于三电平Buck变换器的研究曹海迪李红月渊安徽理工大学电气与信息工程学院袁安徽淮南232001冤揖摘要铱三电平Buck电路可以降低开关管两端的电压袁同时还可以降低电脉动袁减小谐波输出遥正是由于以上优点三电平Buck电路可以在电压较高以及功率较高的转换场合遥现在直流变换电路正在朝向模块化更加可靠尧更高的效率遥正是由于这些优点袁才可以使元件的体积减小遥所以研究三电平Buck电路对当今社会在电气自动化方向的进一步普及应用有着相当重要的意义和作用遥因此研究三电平变换器对当今电气产品的发展有着举足轻重的作用遥揖关键词铱三电平曰电路原理曰中点电压平衡曰仿真与分析ResearchonTri-levelBuckConverterreduce揖(CollegeAbstracthightheoutput铱ofTri-levelElectricalandInformationEngineering,AnhuiCAOHai-diUniversityharmonic.BuckItcircuitcanreducetheswitchtubeonbothSomeaningthepower.tri-levelDcconversionBuckcircuitcircuitistoisbecausenowfacingofthemodularaboveisadvantagesmorereliable,tri-levelhigher揖Keyandwordsfunction.铱Tri-Solevel;thetri-levelfurtherCircuitprinciple;converterpopularizeandapplyintoday'sMidpointisofvitalvoltagesignificancebalance;to0引言光伏并网发电是现在人们利用光伏技术发电的主要方向袁现在主要集中在城镇实施袁而太阳能电池与建筑结合的并网光伏发电技术的提出以及随着光伏成本的大幅下降袁使得光伏发电得到了进一步的发展遥本文以太阳能光伏电池发电现状以及发展为背景袁探讨三电平变换器在光伏发电技术中的应用及作用遥目前袁三电平技术在直流变换器中应用特别广泛袁而三电平变换器的主要作用就是可以使开关管电压降低袁从而对电气元件的保护有着很重要的作用遥此外袁三电平变换器又可以用在电压较高以及功率较高的转换场合遥因此袁对三电平变换器的研究就具有重要的意义遥1BuckTL的建模1.1脉冲波形积分法是已知脉冲调制型脉冲波形积分法的简介袁准谐振型尧桥式串(并)联谐振型等不同类型的直流变换器的数学建模的原理袁可以使各类变换器在理论上的指导袁以及在理论上使变化器的动态性能研究更加准确化[4]该建模方法的主要特点是院(1)用周期性脉冲函数将变换器统一在一个遥拓扑结构袁理论基础统一曰(2)对小信号的变量用拉氏变换袁模型具有输入数据功能曰(3)与此同时我们还可以根据类型不同的变换器做出一定的理想化处理1.2开关变换器是在时域范围内的变换数学建模原理袁使结果更加合理的逼近实验结果遥袁在开关管的通关过程中袁我们可以借助对周期函数进行拉氏变换袁进而变换器数学建模的过程就是在已知变换器的拓扑结构中将各个子拓扑统一在一个拓扑中袁然后我们可以用非连续周期脉冲函数对Buck电路建立数学模型遥在此基础上袁对开关变换器进行相频和幅频的理论化分析遥下面以图1所示的Buck三电平DC-DC变换器作为本文研究遥图1等效Buck三电平DC-DC变换器原理作者简介院曹海迪渊1990要冤袁安徽阜阳人袁硕士研究生袁研究方向为电力系统及其自动化1科技视界Science&TechnologyVisionHong原yueendsofBuckofSciencethevoltage,andTechnology,atthesametimeHuainancanalsoAnhuireduce232001,China)efficiency.circuitcanItisbebecauseintheoftransformationsituationofthehighelectricvoltagepulse,anddevelopmentintheandanalysisofdirectiontheseadvantages,canisavolumeelement.today'sofelectrictheelectricalproducts.automationhasquiteimportant当该变换器的D大于0.5时袁能够得到我们想要的结果遥其中的两个分压电容C可以供电袁以保证电压均衡d1,Cd2袁要求电容非常大遥为分析简便袁袁并且我们还要求每个电容都我们根据电路原理进行如下改变袁得到图1遥2BuckTL的分析2.1变换器要想正常工作则其一定要处于稳态状态下稳态分析袁通常情况下变换器各条支路都可用特定的函数表示出来袁但其中有一些是非连续的遥如果变换器是PWM型袁此类变换器的最大特点是院电路尧电感以及电容都处于理想状态下袁变换器的工作周期和总体时间相比要非常小[6]则对应的稳态方程为袁则变换器稳态时的电感院尧电流以及电容电压可以当做常数来看遥扇设
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{员垣着渊贼原灶栽泽冤原着[t-渊灶栽泽垣栽员冤]}墒设圆设设陨枣越哉砸枣越陨园渊员冤式渊员冤中袁大写字母表示稳态分量遥由于引进了非连续周期函数袁先对这个函数作拉氏变换为院蕴{着渊贼原灶栽-ST泽冤原着[t-渊灶栽泽垣栽员冤]}=1-1-ee-ST渊圆冤在满足上述的理想状态下袁当我们按照级数进行展开时袁对其二阶及二阶以上高阶项可以忽略袁则院e-ST同时将式=1-STs+渊杂栽泽渊圆冤袁渊猿冤冤圆的结果代入/圆浴垣噎抑员原袁可以得到STs院渊猿冤扇设设设UfT+ST缮设设设Uin=s设I=U2T1s墒
设设设fRf=I0渊源冤式(源)表示BuckTL的电流关系式遥需要指出袁式(3)是对e-ST1必须一定条件下才能得到及进行理想化线袁e-ST2作线性近似处理后的结果袁性处理2.2如果对含有非连续函数直接进行拉氏变换比较困难采样函数的拉氏变换遥袁我们可以先对采用函数进行变换遥因此袁当以开关周期为采样周期对小信号变量进行采样时赞f袁则根据采样定理的要求袁当小信号变量的频率f低于频率s一半一下时袁模型能够满足工程计算的要求袁此时可以在误差范围内进行计算[4]对于各个变量的采样如下图所示遥遥据此院遥L陨societytheSimulation.com.cn. All Rights Reserved.Science&TechnologyVision科技视界图4系统仿真波形图4结论图2小信号函数的采样情况本文主要通过BuckTL电路原理的推导尧分析尧建模尧应用尧发展袁图中每个脉冲波形的面积就是信号在一个周期内的累计积分袁所我们可以总结出在相同的外电路触发情况下袁其可以大大降低电路元有脉冲之和代表了拉氏变换的结果[6]件电压所承受电压的能力袁起到保护电路的作用遥此外袁在输入和输出小及正负由其函数的采样值与脉冲函数来确定遥每个采样周期内积分区域的大遥电压较宽的情况下BuckTL更可以显示出其优势袁同时我们也可以将其用在电压并不高但要求输出脉冲较宽的情况下遥因此袁三电平变换3三电平变化器仿真分析器将进一步推动光伏发电技术的发展遥咱员暂揖参考文献铱大学出版社祝龙记,石晓燕.电气工程与自动化控制系统的MATLAB仿真[M].中国矿业咱圆暂2006,2:63-66.冯江华.电力电子技术与铁路机车牵引动力的发展,2014.[J].变流技术与电力牵引,咱猿暂R.J.Huljak,headed?冶in咱源暂J.D.WykProc.IEEEV.J.Thottuvelil,A.J.Marsh,etal.,冶Wherearepowersuppliesmillennium要statusandF.C.Lee,APEC,2000:野Powerelectronics10-17[Z].technologyat咱缘暂andfuture,冶inProc.IEEE[Z].thedawnofthenew咱远暂阮新波图3系统仿真图咱苑暂阮新波..三电平直流变换器及其软开关技术[M].科学出版社,2006.咱愿暂危建许颇,,阮新波三电平直流变换器及其软开关技术张崇巍.Sepic[M].科学出版社,2006.,张兴三电平变换器[J].电力电子技术,2003在模型中设置参数袁输入直流电压源院V学学报.三相光伏并网逆变器控制及其反孤岛效应[J].合肥工业大幅值为1袁脉冲周期T=0.2ms,脉冲宽度为40%曰IGBTin=100V;脉冲发生器和二极管参数保院脉冲咱怨暂郭世明,2006..电力电子技术[M].西南交通大学出版社,2008.持默认值曰负载并联RLC:R=5袁C3=100uF;平波电抗Lf=0.1mH遥咱责任编辑院杨玉洁暂渊上接第148页冤作单位情况尧生产任务情况进行修改袁更好地进行生4总结产管理遥车间网络化外协生产流程设计图如3所示遥本文基于车间层级的网络化协同加工的实际需求,开发了一套机床网络化生产管理与监控系统袁提出了一种机床网络化生产管理与监控模式袁将网络化的异地协同加工的信息交互由客户与管理层的交互延伸到车间机床设备层袁从而可以实现网络化制造中机床资源的共享和车间层设备生产过程的管理与监控袁具有良好的实际应用前景遥咱员暂顾寄南.网络化制造技术揖参考文献[M].铱咱圆暂4-39.沈斌,王文杰,华刚.异地协同制造的研究化学工业出版社[J].机械设计,2004.,2001,10:咱猿暂发刘笑冬,曹华军咱源暂[J].信息终端鄢萍现代制造工程,刘飞,靳松.机床网络化生产管理与监控系统开,刘飞,贺德强.,,易润忠.网络化制造中的一种多功能咱缘暂统[J].尹胜[J].机械与电子,2004,5:3-6.中国科技论文在线,王彧,尹超.基于虚拟工段的网络化外协生产任务管理系,2013,10.咱责任编辑院杨玉洁暂图3网络化外协生产管理流程设计图Science&TechnologyVision科技视界165.com.cn. All Rights Reserved.
