PWM整流器的设计与分析 - 基于PWM逆变整流的蓄电池充放电装置

　　3.1 PWM整流与逆变的数学模型

　　蓄电池充放电装置DC/AC部分采用三相PWM整流器，如图2所示。三相PWM整流器的作用是将DC/DC变换器输出的稳定直流电压逆变为三相交流电压，通过调节PWM整流器三相输出电压的大小以及控制与电网电压之间的相位差，PWM整流器不但可以将DC/DC变换器送过来的能量馈入三相交流电网，而且还可以有效调控蓄电池充放电装置交流侧的功率因数。

　　本文采用SPWM调制方式。图2中，三相调制信号uru、urv和urw为相位依次相差120°的正弦波。a，b，c相自关断开关器件的控制方法相同，现以a相为例：在uru>uc的各区间，给上桥臂电力晶体管V1以导通驱动信号，而给下桥臂V4以关断信号。在uru

　　设开关器件为理想开关，没有过渡过程，其通断状态由开关函数描述。开关函数表达式定义为：

　　电路的本质在于优化开关函数Sa，Sb，Sc，使三相桥交流输入端的交流输入端电压ua，ub，uc等效为三相交流电压源，实现整流与逆变的运行。

　　3.2 PWM整流与逆变的等效电路与向量分析

　　图6是a相在整流运行、逆变运行时的相量图。在SPWM调制方式下，电网电压ua与ua产生的基波分量uao为正弦波，流过电感La的电流也为正弦波。图6所示，从a相电路的相量图可以很容易地看出，三相电压源型PWM双向变流器可以实现单位功率因数运行。

　　如图6(a)为单位功率因数整流运行，图6(b)为单位功率因数逆变运行。由于相电流ia可以实现与电网电压ua在相位上相差180°运行，因此，可以向电网回馈能量，从而实现能量双向流动。从以上分析可知，通过设定三相电压源型PWM双向变流器的调制波uc，便可以控制三相电压源型PWM双向变流器的开关状态，从而使得输入电流按给定规律变化。

　　4 蓄电池充放电装置检测监控系统的设计

　　为了验证课题所设计的蓄电池充放电装置的功能，设计了检测与监控系统。软件的部分界面如图7所示。

　　充放电之前，根据不同的蓄电池充放电要求，首先设定电压范围与电流范围，对充放电系统进行保护，以免误设置使输出参数超出可控范围。