Science &Technology Vision
科技视界0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，现在主要集中在城镇实施，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，使得光伏发电得到了进一步的发展。本文以太阳能光伏电池发电现状以及发展为背景，探讨三电平变换器在光伏发电技术中的应用及作用。目前，三电平技术在直流变换器中应用特别广泛，而三电平变换器的主要作用就是可以使开关管电压降低，从而对电气元件的保护有着很重要的作用。此外，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。因此，对三电平变换器的研究就具有重要的意义。
1Buck TL 的建模
1.1脉冲波形积分法的简介
脉冲波形积分法是已知脉冲调制型，准谐振型、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，可以使各类变换器在理论上的指导，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:(1)用周期性脉冲函数将变换器统一在一个拓扑结构，理论基础统一;(2)对小信号的变量用拉氏变换，模型具有输入数据功能;(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，使结果更加合理的逼近实验结果。1.2数学建模原理
开关变换器是在时域范围内的变换，在开关管的通关过程中，我们可以借助对周期函数进行拉氏变换，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，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。在此基础上，对开关变换器进行相频和幅频的理论化分析。下面以图1所示的Buck 三电平DC-DC 变换器作为本文研究。
当该变换器的D 大于0.5时，能够得到我们想要的结果。其中的两个分压电容C d1,C d2，要求电容非常大，并且我们还要求每个电容都可以供电，以保证电压均衡。为分析简便，我们根据电路原理进行如下改变，得到图1。
2Buck TL 的分析
2.1稳态分析
变换器要想正常工作则其一定要处于稳态状态下，通常情况下变换器各条支路都可用特定的函数表示出来，但其中有一些是非连续的。如果变换器是PWM 型，此类变换器的最大特点是：电路、电感以及电容都处于理想状态下，变换器的工作周期和总体时间相比要非常小[6]，则变换器稳态时的电感、电流以及电容电压可以当做常数来看。则对应的稳态方程为:
U f =12U in {1+ε(t-nT s )-ε[t-(nT s +T 1)]}I f =U f R =I 0
⎧⎩⏐
⏐⏐⏐⎨⏐
⏐⏐⏐(1)式(1)中，大写字母表示稳态分量。由于引进了非连续周期函数，先对这个函数作拉氏变换为:
L {ε(t-nT s )-ε[t-(nT s +T 1)]}=1-e -ST 1-e
-ST (2)
在满足上述的理想状态下，当我们按照级数进行展开时，对其二阶及二阶以上高阶项可以忽略，则:
e
-ST =1-ST s +(ST s )2
/2!+…≈1-ST s
(3)
同时将式(2),(3)的结果代入，可以得到:U f
U in
=T s +ST 12T s I f =U f
R王文杰
=I 0
⎧⎩
⏐⏐⏐
⏐⏐⎨⏐⏐⏐⏐⏐(4)
式(4)表示Buck TL 的电流关系式。需要指出，式(3)是对e -ST1,e -ST2
作线性近似处理后的结果，必须一定条件下才能得到及进行理想化线性处理。
2.2采样函数的拉氏变换
如果对含有非连续函数直接进行拉氏变换比较困难，我们可以先对采用函数进行变换。因此，当以开关周期为采样周期对小信号变量
进行采样时，则根据采样定理的要求，当小信号变量的频率f ^
低于频率f s 一半一下时，模型能够满足工程计算的要求，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。据此:
关于三电平Buck 变换器的研究
曹海迪李红月
(安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽淮南232001)
【摘要】三电平Buck 电路可以降低开关管两端的电压，同时还可以降低电脉动，减小谐波输出。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。现在直流变换电路正在朝向模块化更加可靠、更高的效率。正是由于这些优点，才可以使元件的体积减小。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。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。
【关键词】三电平；电路原理；中点电压平衡；仿真与分析
Research on Tri-level Buck Converter
CAO Hai-di LI Hong-yue
(College of Electrical and Information Engineering,Anhui University of Science and Technology,Huainan Anhui 232001,China)
【Abstract 】Tri-level Buck circuit can reduce the switch tube on both ends of the voltage,at the same time can also reduce the electric pulse,reduce the output harmonic.It is because of the above advantages tri-level Buck circuit can be in the transformation situation of high voltage and high power.Dc conversion circuit is now facing modular is more reliable,higher efficiency.It is because of these advantages,can is a volume element.So the tri -level Buck circuit to further popularize and apply in today's society in the direction of the electrical automation has quite important meaning and function.So the tri-level converter is of vital significance to the development of today's electric products.
【Key words 】Tri-level;Circuit principle;Midpoint voltage balance;Simulation and analysis
作者简介：曹海迪(1990—)，安徽阜阳人，硕士研究生，研究方向为电力系统及其自动化
。
图1等效Buck 三电平DC-DC 变换器原理
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Science &Technology Vision 科技视界图2小信号函数的采样情况
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，所有脉冲之和代表了拉氏变换的结果[6]。每个采样周期内积分区域的大小及正负由其函数的采样值与脉冲函数来确定。
3三电平变化器仿真分析
图3系统仿真图
在模型中设置参数，输入直流电压源:V in
=100V；脉冲发生器：脉冲
幅值为1，脉冲周期T=0.2ms，脉冲宽度为40%;IGBT 和二极管参数保
持默认值；负载并联RLC:R=5,C 3=100uF；平波电抗L f =0.1mH。
4结论
本文主要通过Buck TL 电路原理的推导、分析、建模、应用、发展，我们可以总结出在相同的外电路触发情况下，其可以大大降低电路元件电压所承受电压的能力，起到保护电路的作用。此外，在输入和输
出电压较宽的情况下Buck TL 更可以显示出其优势，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。因此，三电平变换器将进一步推动光伏发电技术的发展。
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[责任编辑：杨玉洁]
图4
系统仿真波形图
(上接第
4总结
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，提出了一种机床网络化生产管理与监控模式，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，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，具有良好的实际应用前景。
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[责任编辑：杨玉洁]
图3网络化外协生产管理流程设计图
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