单相PWM整流器的小信号模型仿真

时间：2026-01-20

２０１０年第６期

仪表技术

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单相ＰＷＭ整流器的小信号模型仿真

李向明，刘

当

（武汉理工大学，湖北武汉４３００７０）

摘要：单相电压型ＰＷＭ整流器（ＶＳＲ）在提高电源能量的使用质量上应用极为广泛，但是ＰＷＭ整流器是一个非线性时变系统，用解析方法进行动态分析较为复杂。文章提出利用状态空问平均法建立ＰＷＭ变换器的小信号模型，目的是建立ＰＷＭ变换器的仿真模型，有助于认识其工作原理，提高设计效率和控制性能。应用ＭＡＴＬＡＢ软件进行仿真，对电路的动态响应特性和稳定性进行了研究。

关键词：单相整流；ＰＷＭ整流器；小信号模型中图分类号：ＴＭ４６

文献标识码：Ａ

文章编号：１００６—２３９４（２０１０）０６—００６５—０３

ＴｈｅＳｍａｌｌＳｉｇｎａｌ

ＭｏｄｅｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ

ｏｆ

Ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅ‘ＰＷＭ

Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ

ＬＩＸｉａｎｇ－ｍｉｎｇ，ＬＩＵＤａｎｇ

（ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｉｎｇｌｅ—ｐｈａｓｅｖｏｌｔａｇｅＰＷＭｒｅｃｔｉｆｉｅｒｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄ

ｉｎ

ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｅｎｅｒｇｙ．

Ｒｅｃｅｎｔｌｙ．１０ｔｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｆｏｒｔｈｅＳｉｎｇｌｅ－ＰｈａｓｅＰＷＭ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅ；ＰＷＭｒｅｃｔｉｆｉｅｒ；ｓｍａｌｌｓｉｇｎａｌｍｏｄｅｌ

ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ

ｖｅｒｉｆｙｔｈｅ

０

引言

极性调制时的ＶＳＲ直流电压脉动峰峰值小于双极性调制时的直流电压脉动峰峰值，本文采用单极性调制。

单相电压型ＰＷＭ整流器由于其能量的双向流动、功率因数可调和稳定的直流电压而广受欢迎。建立电路系统的动态数学模型，有助于深入认识其工作原理，降低设计成本，并提高系统设计的效率和控制性能。但是电力电子系统的建模有如下困难：第一，电力电子开关的非线性；第二，电力电子装置的混合型。由于开关器件的非线性特性，使得ＰＷＭ整流器是一个非线性或断续、按时间分段线性的电路，因此其电路动态特性解析的分析方法比较复杂，阻止了含这类变换器系统动态分析和设计的顺利进行。为此将状态空间平均法引入到ＰＷＭ整流器中，建立系统的小信号模型，并以此推导出变换器开环传递函数，为补偿设计提供依据，较好地解决了变换器的稳态和动态低频小信号的分析问题。

１单相电压型ＰＷＭ整流器原理分析

图１为单相全桥ＰＷＭ整流器电路，Ｌ为储能电感，Ｒ．为电源内阻，Ｃ为电容，Ｒ。为电阻负载。由于单

收稿日期：２０１０．０１

单极性调制时，ＶＳＲ交流侧电压ｙ在口¨０或０、一秽。。

间切换，按照交流侧输出电压的极性把不同电路划分为３种工作模式。

图１单相ＰＷＭ整流器拓扑结构

如图２所示，３种工作模式共有８种组合状态，至于处于何种状态，由可控器件的控制模式和电路所处的工作状态决定。工作模式３相当于两个上桥臂或两个下桥臂将整流桥的输出短接，此时交流电源向电感Ｌ储能，而工作模式１和２则可以完成交流侧电能和

负载侧电能的相互转化。因而单相ＶＳＲ交流侧到直

作者简介：李向明（１９“～），男，副教授，研究方向为电力电子与电力传动、嵌入式系统设计等。

万方数据

Ｒ）３（

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