VIENNA整流電路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真分析案例1.1主回路參數(shù)設(shè)計(jì)1.1.1輸入電感設(shè)計(jì)在VIENNA整流器中，輸入電感起著十分重要的作用，關(guān)系著整個(gè)系統(tǒng)的性能。考慮輸入電感工作在整流狀態(tài)下時(shí)對(duì)電感值的約束條件，可以得到以下方程組：（4-1）解上述方程可得：（4-2）使用SVPWM控制算法，取M=1/√3.，假設(shè)VDC=2.25Em,于是我們能得到：（4-3）將（4-3）代入（4-2）后化簡(jiǎn)可以得到輸入電感最大值的表達(dá)式：（4-4）接下來(lái)我們根據(jù)電網(wǎng)電壓與輸入電流的關(guān)系，可以得到：（4-5）一般來(lái)說(shuō)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)不會(huì)超過(guò)20%，則取E’mmin=0.8Em，將上述公式互相代入我們可得方程如下：（4-6）其中，tonmax表示在開(kāi)關(guān)占空比占最大的條件情況下控制開(kāi)關(guān)通過(guò)二極控制導(dǎo)通的額定持續(xù)時(shí)間，Ts為開(kāi)關(guān)控制導(dǎo)通開(kāi)關(guān)的額定工作頻率周期數(shù)，而fs為二極管控制開(kāi)關(guān)的額定工作頻率。解方程組（4-6），我們就能得到交流電感的最低值：（4-7）1.1.2輸出電容設(shè)計(jì)根據(jù)輸出電壓與輸出功率的關(guān)系，我們可以從下式得到濾波電容C的取值:(4-8)1.28kWVIENNA整流器參數(shù)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)VIENNA整流器的設(shè)計(jì)要求如下表.表4-1VIENNA整流器樣機(jī)參數(shù)參數(shù)類別符號(hào)單位參數(shù)值輸入電壓UV380電網(wǎng)頻率fHz50輸出功率PokW8.0開(kāi)關(guān)頻率fskHz50輸出電壓VoV800效率η無(wú)95%根據(jù)表中要求,有功功率P=P0/η=8000/0.95=8421W,又因?yàn)閂DC=V0=800V,將上述數(shù)據(jù)代入(4-4)我們得到電感的上限值。先求出輸入電流有效值為12.85A,由此可求得ΔI=0.2Im=2.75A;取電網(wǎng)波動(dòng)20%,則Emmin=0.8Em=248.9V,代入(4-6)可得Dmax=37.8%.然后得到輸入電感的最小值為556μH,最終選取電感參數(shù)L=600μH.根據(jù)上表,得到輸出電流I0=P0/N0=9.375A,將數(shù)據(jù)代入(4-8)可得輸出電容值為:(4-9)考慮到濾波效果和儲(chǔ)能作用，上下電容都選擇4個(gè)大小為560μF的電容，即總電容值達(dá)到2260μF。1.3Simulink仿真實(shí)現(xiàn)根據(jù)上文的研究結(jié)果，在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建了三相VIENNA整流器的系統(tǒng)模型，系統(tǒng)采用了SVPWM調(diào)制技術(shù)，電流電壓雙閉環(huán)控制方法，整個(gè)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)如表4-2所示，系統(tǒng)的整體框架如圖4-2所示。表4-2仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)參數(shù)類型單位參數(shù)值輸入電壓V~380電網(wǎng)頻率Hz50輸入電感uH686輸出電容uF2260輸出功率kW7.5輸出電壓V800控制頻率Hz50k圖4-2VIENNA整流器系統(tǒng)整體仿真圖圖4-2中上半部分為系統(tǒng)的主回路部分，其中VIENNA整流器如圖中所示，圖中每一個(gè)雙向開(kāi)關(guān)都由兩個(gè)開(kāi)關(guān)管構(gòu)成，且這兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)相同。圖4-3VIENNA整流器中整流橋與雙向開(kāi)關(guān)圖4-4控制系統(tǒng)整體框架圖4-4中dq變換為中紅色模塊，仿真實(shí)現(xiàn)如圖4-5所示；右下角金色模塊Subsystem3為電流電壓雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的仿真實(shí)現(xiàn)，如圖4-6所示圖4-5dq變換子系統(tǒng)圖4-6電壓電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)圖4-7是SVPWM的算法實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)。圖4-7SVPWM算法子系統(tǒng)根據(jù)表4-2的仿真參數(shù)在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建的VIENNA整流器的仿真效果如圖4-8所示，示波器中顯示的上半波形為三相電壓波形，下半波形為進(jìn)行調(diào)制后三相電流波形。由圖可見(jiàn)，該控制算法很好的實(shí)現(xiàn)了輸入電流波形的正弦化，使系統(tǒng)運(yùn)行在單位功率因數(shù)下圖4-8仿真效果圖為了充分驗(yàn)證系統(tǒng)的抗擾動(dòng)性，我在VIENNA整流器的直流側(cè)負(fù)載上并聯(lián)了一個(gè)負(fù)載和一個(gè)定時(shí)開(kāi)關(guān)，使之在0.1s時(shí)完全閉合，得到仿真結(jié)果顯示如圖4-9所示，輸出的電壓在0.1秒時(shí)受到一個(gè)突降負(fù)載影