三相电压型PWM整流器及控制
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三相电压型PWM整流器(VSR)及其控制策略的..._图文(精)
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ｗｈｉｃｈｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｌｒｅｃｔｉｆｉｅｒ，ｄｉｏｄｅ－ｂｒｉｄｇｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒｌａｒｇｅｌｙｕｓｅｄｔｏｏｒｐｈａｓｅ．ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｒｅｃｔｉｆｉｅｒ，ａｒｅｐｒｏｖｉｄｅｄｏｓｏｕｒｃｅｆｏｒｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｒｓ，ＣａＵＳｅｔｈｅｓｅｒｉｏｕｓｈａｒｍｏｎｉｃｐｒｏｂｌｅｍｏｆｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙ，ｌｏｗｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒ，ａｎｄｔｏｉｎｐｕｔｓｉｄｅ，ｅｖｅｎｉｆｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｌｏａｄｓ，ｉｎｐｕｔＣａｎ’ｔｆｅｅｄｂａｃｋｐｏｗｅｒｃｕｒｒｅｎｔｉｓｎ’ｔｓｉｎｕｓｏｉｄａｌｗａｖｅｆｏｒｍａｎｄｔｈｅｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒｉｓｎ’ｔｕｐ
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＴｈｒｅｅ－・ｐｈａｓｅＶｏｌｔａｇｅＰＷＭＲｅｃｔｉｆｉｅｒａｎｄＴｈｅ
ＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａｔｅｇｉｅｓ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｗｉｔｈｔｈｅｓｅｒｉｏｕｓｐｒｏｂｌｅｍｏｆｈａｒｍｏｎｉｃｓｐｏｌｌｕｔｉｏｎｔｏｔｈｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ，ａｓｗｅｌｌ勰ｔｈｅｎｅｅｄｏｆｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＡＣｄｒｉｖｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒｓｈａｖｅｂｅｅｎ弱ａｃｔｉｖｅｒｅｓｅａｒｃｈｔｏｐｉｃｉｎｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＰＷＭｔｏｒｅｃｅｎｔｌｙ．ｄｕｅｔｈｅｖｉｒｔｕｅｓ，ｓｕｃｈａｓｓｉｎｕｓｏｉｄａｌｉｎｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔｓ，ｕｎｉｔｙｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒ，ｓｔｅａｄｙｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅ，ｇｏｏｄｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄｂｉｎ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｅｎｅｒｇｙｆｌｏｗ．
接着，论文结合瞬时无功功率理论和交流电机理论中矢量控制，提出了ＰＷＭ整流器的电压空间矢量控制，详细的分析其具体实现，并进行了基于Ｍａｔｌａｂ中的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的仿真研究，仿真结果验证了该控制方法的可行性。文章的最后对滞环电流和电压空间矢量这两种控制方法进行了对比比
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接着，论文结合瞬时无功功率理论和交流电机理论中矢量控制，提出了ＰＷＭ整流器的电压空间矢量控制，详细的分析其具体实现，并进行了基于Ｍａｔｌａｂ中的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的仿真研究，仿真结果验证了该控制方法的可行性。文章的最后对滞环电流和电压空间矢量这两种控制方法进行了对比比
【全面版】三相电压型 PWM 整流器原理及控制方法PPT文档
三相电压型 PWM 整流器系统结构图 复位电路采用按键手动复位。
两相电流 传感器
电源 模块
开关器件驱动
直流电压，电流
空基 圆间本，矢 原从量理 而P就 形W是 成M把S(VS三PV相WPWMPWM波)M。控整制流策器略输是入根端据电整压流在器复空平间面电上压转矢换量为切空换间来电控压制矢整与量流保，器护通电的S过V路一P不种W同新M的波的开形控关制状策态略组传。合感构器成8个空间矢量去逼近电压
三相电压型PWM整流
器的拓扑结构如右图所示，
其中在所示的电路中三相电
感L起滤波作用，因此交流 ua ia R
侧电流可近似认为是三相正 弦电流，C为直流侧电容，
ub ib N uc ic
R R
起稳压滤波的作用，当系统
稳定时，可保持直流母线电
压基本不变，故可看作是直
流电压源。R为线路与开关
管的等效电阻，RL为负载。
pW,pV,pU V51+ 的 MPI 接 F F u u 0 0 71C 1 1 0 C1 K 0 01R2 3 C Fu1.0 5 CFu1.0 2 T U O V 5 D 1 N 8 7G 3 N I V F 2 u C 1 1 V51+ F 76 85 u 0 1 3 C3 955PLT 43 21 CCV EGDIRB 0 4 7 R2 7 0 4 7A9U 21 1 J 2NOC MWP
- 直流侧电压
开关管交
流入侧电的压输由此可以看出， PWM整流器的交流回 路的组成有电网电源， 开关管交流侧输入电 压，交流侧电感。
空间矢量PWM(SVPWM)控制策略是根 据整流器空间电压矢量切换来控制整流器的 一种新的控制策略。基本原理就是把三相 PWM整流器输入端电压在复平面上转换为空 间电压矢量，通过不同的开关状态组合构成8 个空间矢量去逼近电压圆，从而形成 SVPWM波。
三相电压型PWM整流器混合控制研究
的方 法 。采 用 空 间 矢量 脉宽 调 制 方 法 生 成 整 流 器 的 开关 信 号 。仿 真 结 果 表 明 ： 系统 不 仅 具 有 良好 的 动态 和稳
态 性 能 ， 且 对 负 载 及 系 统 参 数 扰动 具 有 很 强 的鲁 棒 性 而 关 键 词 ： 流 器 ； 模 控 制 ； 近律 ； 整 滑 趋 前馈 控 制 ； 间 矢 量 脉宽 调 制 空 中图 分 类 号 ： Ｍ４ １ Ｔ ６ 文献标识码 ： Ａ
电气 传 动 ２ １ ０ ０年 第 ４ Ｏ卷 第 ９期
ＥＬ ＥＣＴＲＩ Ｃ ＤＲＩ ２ ｌ Ｖｏ． ０ Ｎｏ ９ ＶＥ ＯＯ １４ ．
三相 电压 型 Ｐ Ｍ 整 流器 混 合 控 制研 究 Ｗ
刘子 建 ， 吴敏 ， 陈鑫 ， 桂武 鸣 ， 琪 雷 （ 中南 大学 信 息科 学与工程 学院 ， 南 长 沙 ４ ０ ０ ） 湖 １ ０ ４
摘要 ： 针对 三相 电压 型 Ｐ ＷＭ 整 流器 的非 线 性 特 点 ， 出 了一 种 混 合 控 制 方 案 。 电 流 内环 采 用 滑 模 控 制 ， 提
根据 指 数 趋 近 律 算 法 设 计 两个 滑 模 电流 控 制 器 。电 压外 环 采 用 负 载 电 流 前 馈 补 偿 和输 Байду номын сангаас 直 流 电 压 反 馈 控 制
１ 引 言
与传 统 的 二极 管 整 流 器 和 晶 闸管 整 流器 相
比 ， 相 电压 型 Ｐ Ｍ 整 流器 （ ＷＭ 整 流 器 ） 三 Ｗ Ｐ 具
本文 综合 利用 滑 模 控制 和前 馈控 制 的优点 ， 设计 了一 种 Ｐ ＷＭ 整 流器混 合控 制方案 。仿真结 果验证 了所 提控 制策 略的有效 性 和优越性 。
三相电压型PWM整流器的滑模变结构控制
［ ＡＮＧ ＹＵ， ＮＧ ＹＡＮ， Ｗ Ｅ Ａ ａｔａｇ — ３ 】Ｆ ＸＩ ＨＵ ＹＵ Ｎ． ｆｓ ｌｏ
ｒｔ ｉｈｍ ｏ ｆ ｒ ＳＶＰＷ Ｍ ｎ ｔ ｅ ｈ ｓ ｏ ｒ ｆ ｃ ｏ ｏ ｒ ｃ ｉ ｎ ｉ ｈｒ ｅ ｐ ａ ｅ ｐ ｗｅ ａ ｔ ｒ ｃ ｒ ｅ ｔｏ
（ 上接第 ４ ９页） 智能数据采集 终端的软件设 计流程 图如 图 ３所示 ，
的高 频 电容 ， 以减 少对 电源 的影响 。
（ ） 数字地和模拟地就近接大面积地 ， ３ 以保持地 的
低 阻特性 。 （） 单 片机与 ＡＴ ０ ２ ４ Ｔ７ ２ Ｂ的 Ｓ Ｉ Ｐ 通讯连线尽可能
这里重点介绍一下 Ｇ ＴＭ ９ ０的初 始 化 。 ０
短， 同时 串上一个 １ ０欧姆 的电阻， 消除信号的高频干扰 。
（ ） 在 晶振的信号线附近大面积铺地 ， ５ 禁止其他信
号 线从 中穿过 。 ２． 件 抗 干 扰设 计 软
Ｇ ＴＭ９ ０的初始化包括 ＡＰ 接入点名称） ０ Ｎ（ 的配置、 数据模 式的选择 、ＴＣ ／ Ｐ功能的进入以及 ＴＣ Ｐ Ｉ Ｐ链接的 打开等操作 。ＡＰ Ｎ的配置主要有 Ｃ ＭＷＡＰ和 Ｃ ＭＮＥ Ｔ两
［】姜向龙等． ４ 三相 Ｐ ＷＭ 整流 ／逆变 系统的李亚普罗夫控 Ｎ［】华 中科技大学学报（ Ｊ． 自然科学版）２ ０ ，４５ ：２ ９ ． ，０６ ３ （）９ － ５ ［】 王栓庆 ， ５ 王久和 ， 王立 明． 具有快速跟踪能力 的电压型 Ｐ ｗＭ整流器直接功率控制［ ． Ｊ 电气传动，０ ７３ （）２ － ０ ］ ２ ０ ，７５ ：７ ３ ． 【］李培芳 ， ６ 孙士乾 ． 三相电路瞬时电流 ， 功率的分解与Ｐ ｒ ａｋ 空间分析【］浙江大学学报 ，０ １３ （）１ －１ ． Ｊ． ２ ０ ， ５１：４ ６
ｒｔ ｉｈｍ ｏ ｆ ｒ ＳＶＰＷ Ｍ ｎ ｔ ｅ ｈ ｓ ｏ ｒ ｆ ｃ ｏ ｏ ｒ ｃ ｉ ｎ ｉ ｈｒ ｅ ｐ ａ ｅ ｐ ｗｅ ａ ｔ ｒ ｃ ｒ ｅ ｔｏ
（ 上接第 ４ ９页） 智能数据采集 终端的软件设 计流程 图如 图 ３所示 ，
的高 频 电容 ， 以减 少对 电源 的影响 。
（ ） 数字地和模拟地就近接大面积地 ， ３ 以保持地 的
低 阻特性 。 （） 单 片机与 ＡＴ ０ ２ ４ Ｔ７ ２ Ｂ的 Ｓ Ｉ Ｐ 通讯连线尽可能
这里重点介绍一下 Ｇ ＴＭ ９ ０的初 始 化 。 ０
短， 同时 串上一个 １ ０欧姆 的电阻， 消除信号的高频干扰 。
（ ） 在 晶振的信号线附近大面积铺地 ， ５ 禁止其他信
号 线从 中穿过 。 ２． 件 抗 干 扰设 计 软
Ｇ ＴＭ９ ０的初始化包括 ＡＰ 接入点名称） ０ Ｎ（ 的配置、 数据模 式的选择 、ＴＣ ／ Ｐ功能的进入以及 ＴＣ Ｐ Ｉ Ｐ链接的 打开等操作 。ＡＰ Ｎ的配置主要有 Ｃ ＭＷＡＰ和 Ｃ ＭＮＥ Ｔ两
［】姜向龙等． ４ 三相 Ｐ ＷＭ 整流 ／逆变 系统的李亚普罗夫控 Ｎ［】华 中科技大学学报（ Ｊ． 自然科学版）２ ０ ，４５ ：２ ９ ． ，０６ ３ （）９ － ５ ［】 王栓庆 ， ５ 王久和 ， 王立 明． 具有快速跟踪能力 的电压型 Ｐ ｗＭ整流器直接功率控制［ ． Ｊ 电气传动，０ ７３ （）２ － ０ ］ ２ ０ ，７５ ：７ ３ ． 【］李培芳 ， ６ 孙士乾 ． 三相电路瞬时电流 ， 功率的分解与Ｐ ｒ ａｋ 空间分析【］浙江大学学报 ，０ １３ （）１ －１ ． Ｊ． ２ ０ ， ５１：４ ６
三相电压型PWM整流器控制策略及应用研究
三相电压型PWM整流器控制策略及应用研究一、概述随着电力电子技术的快速发展，三相电压型PWM（脉冲宽度调制）整流器作为一种高效、可靠的电能转换装置，在电力系统中得到了广泛应用。
其不仅能够实现AC（交流）到DC（直流）的高效转换，还具有功率因数高、谐波污染小等优点，对于改善电网质量、提高能源利用效率具有重要意义。
对三相电压型PWM整流器的控制策略及应用进行深入研究，对于推动电力电子技术的发展和电力系统的优化升级具有重要意义。
三相电压型PWM整流器的控制策略是实现其高效稳定运行的关键。
目前，常用的控制策略包括基于电压矢量控制的直接电流控制、基于空间矢量脉宽调制的间接电流控制等。
这些控制策略各有优缺点，适用于不同的应用场景。
需要根据实际应用需求，选择合适的控制策略，并进行相应的优化和改进。
在实际应用中，三相电压型PWM整流器被广泛应用于风力发电、太阳能发电、电动汽车充电站等领域。
在这些领域中，整流器的稳定性和效率对于保证整个系统的正常运行和提高能源利用效率具有至关重要的作用。
对三相电压型PWM整流器的控制策略及应用进行研究，不仅有助于推动电力电子技术的发展，还有助于提高能源利用效率、促进可再生能源的发展和应用。
本文将对三相电压型PWM整流器的控制策略及应用进行深入研究。
介绍三相电压型PWM整流器的基本原理和常用控制策略分析不同控制策略的优缺点及适用场景结合实际应用案例，探讨三相电压型PWM整流器的优化改进方法和发展趋势。
通过本文的研究，旨在为三相电压型PWM整流器的设计、优化和应用提供理论支持和实践指导。
1. 研究背景与意义随着全球能源危机和环境污染问题日益严重，可再生能源的利用与开发已成为世界各国关注的焦点。
作为清洁、可再生的能源形式，电能在现代社会中发挥着至关重要的作用。
传统的电能转换和利用方式存在能量转换效率低、谐波污染严重等问题，严重影响了电力系统的稳定性和电能质量。
研究高效、环保的电能转换技术具有重要意义。
三相电压源型 PWM 整流器控制
优点：不依赖被控对象的精确模型，具有较强的鲁棒性和白适应性，能够克服模型参数变化和非线性等不确 定因素；算法简单，响应速度快，实现容易;能在准确性和简洁性之问取得平衡，可有效地对复杂系统做出判断和 处理。缺点：缺乏分析和设计控制系统的系统方法，只能用经验和反复的试探来设计控制器，非常耗时低效；不 能保证规则库的完整性，且白适应能力有限；常规模糊控制只相当于PD控制器，控制精度不高，稳态精度低，甚 至可能振荡 。
三相电压源型 PWM 整流器控制
电气工程术语
01 背景
目录
02
电压源型整流器的双 环控制方式
03
电压源型整流器的控 制方法
04
电压源型整流器控制 方法的实际应用
05
PWM整流器控制技术 的发展趋势
06 结语
控制技术对提高三相电压源型PWM整流器性能非常重要。根据并交流信号不同，电压源型整流器又可分为电 压控制和电流控制。由于电流控制的方法简单、直接，且具有限流和短路保护作用，因此使用比较广泛。电压源 型整流器的电流控制方案一般采用以直流电压为外环、交流电流为内环的双环控制结构。根据电流内环是否引入 交流电流反馈，可分为直接、间接两种电流控制，由于直接电流控制响应速度快，鲁棒性好，占主导地位。
由于智能控制不需要建立PWM整流器的数学模型，因而也被引入到整流器控制中，但智能控制还很不成熟， 基本还停留在仿真阶段。
虽然现代的非线性和智能两类控制都还不成熟，但随着它们控制技术的进一步发展和逐步成熟，无疑它们具 有良好的应用前景。
PWM整流器控制技术的发展趋势
自20世纪80年代开始PWM整流器研究以来，PWM整流器控制虽已取得了很多成果，但仍不完善。它的发展趋势 大致可归结为以下几个方面 。
结语
三相电压源型 PWM 整流器控制
电气工程术语
01 背景
目录
02
电压源型整流器的双 环控制方式
03
电压源型整流器的控 制方法
04
电压源型整流器控制 方法的实际应用
05
PWM整流器控制技术 的发展趋势
06 结语
控制技术对提高三相电压源型PWM整流器性能非常重要。根据并交流信号不同，电压源型整流器又可分为电 压控制和电流控制。由于电流控制的方法简单、直接，且具有限流和短路保护作用，因此使用比较广泛。电压源 型整流器的电流控制方案一般采用以直流电压为外环、交流电流为内环的双环控制结构。根据电流内环是否引入 交流电流反馈，可分为直接、间接两种电流控制，由于直接电流控制响应速度快，鲁棒性好，占主导地位。
由于智能控制不需要建立PWM整流器的数学模型，因而也被引入到整流器控制中，但智能控制还很不成熟， 基本还停留在仿真阶段。
虽然现代的非线性和智能两类控制都还不成熟，但随着它们控制技术的进一步发展和逐步成熟，无疑它们具 有良好的应用前景。
PWM整流器控制技术的发展趋势
自20世纪80年代开始PWM整流器研究以来，PWM整流器控制虽已取得了很多成果，但仍不完善。它的发展趋势 大致可归结为以下几个方面 。
结语
三相电压型PWM整流器的解耦与控制研究
摘要 ： 首先 给 出 了三 相 电压 型 Ｐ ＷＭ 整流 器 的拓 扑 结 构 并 在 其 基 础 上 对 Ｐ ＷＭ 整 流 器 进 行 了 解 耦 分 析 。 通 过 静 止 坐 标 变 换 和 旋 转 坐 标 变 换 ， 到 了简 化 的 、 利 于控 制 系 统 设 计 的 三 相 电 压 型 Ｐ 得 有 ＷＭ 整 流 器 的 数 学 模 型 。 当模 型 不 准 确 或 系 统 参数 与模 型参 数 不 完 全 匹配 时 ， 于旋 转 坐 标 变 换 的矢 量 控 制 仍 然存 在解 耦 控 制 基 失 败 的可 能 ， 响 系统 的控 制 性 能 。为 实 现 可 靠 、 全 的 解 耦 控 制 ， 于感 应 电 动 机 定 子 电 流 解 耦 控 制思 想 ， 影 安 基 对 三 相 电压 型 Ｐ Ｍ 整 流器 电流 内模 解 耦 控 制 策 略 进 行 了 研 究 ， 出了 内模 解 耦 控 制 器 的设 计 及 实 现 方 案 ， Ｗ 给 并进 行 了仿 真 实 验 。结 果 令 人 满 意 。
ｔ ｅ ｓ ｈ ｍｅｏ ｈ ｏ ｔ ｏ ｌｒａ ｅｇ ｖ ｎ ａ ｄ ａ ｌ ｏ ｃｕ ｉ ｎ ｒ ｕ ｐ ｒ ｅ ｙ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｒ ａ ｏ ａ ｈ ｃ ｅ ｆｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｉ ｅ ｎ ｌ ｃ ｎ ｌ ｓ ｓ ａ ｅｓ ｐ ｏ ｔ ｄ ｂ ｉ ｌ ｔ ． ｅ ｏ ｏ ｅ ｒ ｓ ｌｓａ ｅ ｆｖ ｒ —
电 气传 动 ２ １ ０ １年 第 ４ １卷 第 ４期
ＥＬＥ ＣＴＲＩ Ｃ ＤＲＩ ２ １ Ｖｏ． ｌ Ｎｏ ４ ＶＥ ０１ Ｉ４ ．
三 相 电压 型 Ｐ Ｍ 整 流 器 的 Ｗ 解 耦 与 控 制 研 究
秦 静 ， 世 光 ， 正 友 李 蒋
ｔ ｅ ｓ ｈ ｍｅｏ ｈ ｏ ｔ ｏ ｌｒａ ｅｇ ｖ ｎ ａ ｄ ａ ｌ ｏ ｃｕ ｉ ｎ ｒ ｕ ｐ ｒ ｅ ｙ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｒ ａ ｏ ａ ｈ ｃ ｅ ｆｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｉ ｅ ｎ ｌ ｃ ｎ ｌ ｓ ｓ ａ ｅｓ ｐ ｏ ｔ ｄ ｂ ｉ ｌ ｔ ． ｅ ｏ ｏ ｅ ｒ ｓ ｌｓａ ｅ ｆｖ ｒ —
电 气传 动 ２ １ ０ １年 第 ４ １卷 第 ４期
ＥＬＥ ＣＴＲＩ Ｃ ＤＲＩ ２ １ Ｖｏ． ｌ Ｎｏ ４ ＶＥ ０１ Ｉ４ ．
三 相 电压 型 Ｐ Ｍ 整 流 器 的 Ｗ 解 耦 与 控 制 研 究
秦 静 ， 世 光 ， 正 友 李 蒋
PWM整流器及其控制策略的研究
PWM整流器及其控制策略的研究一、概述PWM整流器是现代电力电子系统中不可或缺的一部分，它是一种能够将交流电转换为直流电的电力电子装置。
其主要作用是将交流电源中的电能转换为直流电源，以供电力电子系统中的各种负载使用。
PWM整流器的基本原理是利用开关管的开关控制，将交流电源中的电能转换为直流电源。
在PWM整流器中，开关管的开关频率非常高，一般在几千赫兹到几十千赫兹之间，这样可以有效地减小开关管的损耗，提高整流器的效率。
同时，PWM整流器还可以通过控制开关管的占空比来调节输出电压和电流，从而实现对负载的精确控制。
在PWM整流器的控制策略中，最常用的是基于电流控制的方法。
这种方法主要是通过对电流进行反馈控制，来实现对整流器输出电压和电流的精确控制。
在实际应用中，电流控制方法可以分为两种，一种是基于平均电流控制的方法，另一种是基于瞬时电流控制的方法。
还有其他控制策略，如基于电压控制的方法、基于功率控制的方法等。
这些方法各有优缺点，需要根据具体的应用场景来选择合适的控制策略。
随着电力电子技术的发展，PWM整流器在新能源、电力牵引、电力电子变换等领域的应用越来越广泛。
其具有高效率、低谐波、快速响应等优点，但其控制策略的设计是整个系统性能的关键。
对PWM整流器及其控制策略进行研究具有重要意义。
1. PWM整流器概述PWM（脉冲宽度调制）整流器是一种先进的电力电子装置，其主要功能是将交流（AC）电源转换为直流（DC）电源。
与传统的线性整流器相比，PWM整流器具有更高的效率和更好的动态性能。
这种整流器利用PWM技术，通过快速开关电力电子开关（如IGBT或MOSFET）来控制电流的波形，从而实现对输入电流的有效控制。
PWM整流器主要由三相桥式电路、滤波器和控制电路组成。
三相桥式电路负责将AC电源转换为DC电源，滤波器则用于滤除输出电压中的高频谐波，而控制电路则负责根据输入电压和负载条件调整PWM 信号的占空比，从而实现对输出电压和电流的精确控制。
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La
uLa ea upa
φ ξ UPa
Ea
I
θ
UL
单相等效电路
直接电流控制
电流滞环控制 固定开关频率控制 电流矢量控制 状态反馈控制 无差拍控制 极点配置法 二次型最优控制 Lyapunov方法 非线性状态反馈控制……
共同特点: 有电流闭环，都具有不错的动、静态性能。 不过这些方案都需要两个宽带的交流电流传感器，有 的方案甚至还需要负载电流传感器。
双PWM交－直－交变频调速系统 对于功率因数很低的整流器，有两种改进方法： 最直接的方法是采用无功补偿和消除谐波的滤波器，然 而这是一种事后补救的办法。 更为积极有效的方法是对整流器本身进行改进，使其尽 量不产生谐波，且电流和电压同相位。这种整流器称为高 功率因数整流器。PWM整流器就是一种高功率因数的整 流器。
u*pq u*pd d,q a,b,c u*pa u*pb u*pc Ud U*d
PI
-
这种控制方法电流控制精度较高，不仅在稳态时能够精确 地跟踪电流指令，实现无静差，并且动态性能也较好。但其 控制算法比较复杂。
PWM整流器的优点 PWM整流器的拓扑结构 PWM整流器的应用领域 PWM整流器的工作原理 PWM整流器的控制 PWM整流器主电路参数选择 PWM整流器控制系统的实现
1. PWM整流器的优点 普通交－直－交变频调速系统
ARU INU Cf
ARU V0 INU Cf R0
R
-
+
+ ud R
L
+
负载
cos(ω t+2kπ /3) (k=0,1,2)
它在控制系统中没有引入电流闭环，而是根据电路阻抗特 性，用数学的方法代替电流闭环作用。尽管它动态响应稍 慢，还存在瞬态直流电流偏移，但具有简单的控制结构和 良好的开关特性，便于微机实现，而且可靠性高。另外还 可省去两个高精度电流传感器。适用于对动态响应要求不 高场合，具有良好的工程实用价值。
d) 负电阻特性运行
5、PWM整流器的控制
PWM整流器的控制实际上是对交流侧电流的控制。
三相VSR的控制技术按有没有引入电流反馈可以划分为 间接电流控制（幅相控制）和直接电流控制
间接电流控制
三角波 u*d + ud id uR
PI
U sin(ω t1,2) XL
L i e v + vdc idc RL eL
-
图4 PWM整流器模型电路
D E VL
E A V
D
O’ V A I
O
C
O’
O VL B I
C
B
a) 纯电感特性运行
D E A V B O VL I C
b) 正电阻特性运行
I V O’ A E D VL O
O’
C
B
c) 纯电容特性运行 图5 PWM整流器交流侧稳态矢量关系
~
AC电源
~
AC负载 AC电源
AC负载
a) 不带制动回路的情况 b）带制动回路的情况 图1 普通交-直-交变频器结构图
缺点： 一，由于二极管的单向导电性能，能量只能单相传输，电机制动 的再生能量无法回馈给电网，四象限运行时需加制动回路。 二，网侧电流波形严重畸变，造成电网功率因数较低，由于整流 采用二极管整流，因此，最高功率因数大约为0.9左右。
Ud
ia,b,c 滞环比较器 三相VSR
同步信号
电流矢量控制 电流矢量控制可以直接控制系统的有功功率和无功功率，它 的核心思想是对三相VSR网侧电流的有功、无功分量进行独 立控制。
三相VSR
~
L
ia,b,c a,b,c d,q Id I*d Iq 6 I*q=0 PI PI 解耦 算法 负载
PWM
L
+ C
d
统一潮流控制器
+
串联变流器
并联变流器
超导磁能存储
超导 线圈
太阳能、风能等可再生能源的并网发电
+
太阳电 池阵列
风力机 风力发 电机 G
+
其它功能（新型UPS、高压直流输电）
4、 PWM整流器的工作原理
单位功率因数的含义： 整流状态时，网侧电压、电流同相。 逆变状态时，网侧电压、电流反相。 PWM整流器网侧电流及功率因数可控。
传统的相控整流器虽然应用时间较长，技术也较 成熟，且被广泛使用，但仍然存在很多问题:
晶闸管换相引起网侧电压波形畸变。
网侧谐波电流对电网产生谐波“污染”。 深控时网侧功率因数降低。 闭环控制时动态响应相对较慢。 二极管整流器改善了整流器网侧功率因数，但
仍会产生网侧谐波电流；
它的不足还在于其直流电压的不可控性。
ARU INU Cf
~
AC电源
AC负载
图2 双PWM结构交直交变频器
PWM整流器用全控型功率开关管取代了半控型功率开 关管或二极管，以 PWM 斩控整流取代了相控整流或 不控整流。把逆变电路中的 PWM 控制技术用于整流 电路，就形成了PWM整流电路。它的优势在于： 对交流电源侧，通过适当控制，可以使电网电流波形 接近于正弦，且和输入电压同相位，电网功率因数接 近于1 ，实现单位功率因数，最大程度地提高电网的 经济效益，减少电网对周围环境的电磁污染； 对直流侧，在电网电压或负载发生变化时，能够维 持直流中间电压的稳定，给电源侧逆变器提供良好的 工作条件； 可以实现牵引与再生制动工况间快速平滑地转换， 实现电能双向传输； 动态控制响应较快。
2、PWM整流器的拓扑结构
电压源型(VSR) 按主电路结构 电流源型(ISR) 两电平型整流器 从输出电平角度
直流脉动小，输入电流连 续且简单易行，成为当今 主要研究对象。
单相半桥 单相全桥 三相半桥 三相全桥 应用于大功率场合
三电平型整流器
T1
T3 C1
负 载
- +
us
L
C1
负 载
- +
us
L
滞环电流控制 是基于瞬时电流反馈的一种常用的非线性控制方式，将 实测的三相电流与参考信号比较，然后根据比较器的输 出决定开关的状态。 优点:电流跟踪精度高，响应快。 缺点:开关频率不恒定。开关频率的变化会给驱动保护电 路以及主电路的设计带来困难，对系统性能也有影响。
U*d
PI
I*m
-
i*a,b,c
T2
C2
T2
T4
C2
(a)单相半桥
Ua Ub Ra Rb La Upa Lb Lc Uc Rc
T1
T3
T5
(b)单相全桥
+
Rf -
a
Upb
b Upc
Udc
Cf
c
T2
T4
T6
（C）三相半桥 图3常用单相和三相VSR变流器结构
3、PWM整流器的用途
交流传动
有源电力滤波及无功补偿
+
R 谐波 负载 C
uLa ea upa
φ ξ UPa
Ea
I
θ
UL
单相等效电路
直接电流控制
电流滞环控制 固定开关频率控制 电流矢量控制 状态反馈控制 无差拍控制 极点配置法 二次型最优控制 Lyapunov方法 非线性状态反馈控制……
共同特点: 有电流闭环，都具有不错的动、静态性能。 不过这些方案都需要两个宽带的交流电流传感器，有 的方案甚至还需要负载电流传感器。
双PWM交－直－交变频调速系统 对于功率因数很低的整流器，有两种改进方法： 最直接的方法是采用无功补偿和消除谐波的滤波器，然 而这是一种事后补救的办法。 更为积极有效的方法是对整流器本身进行改进，使其尽 量不产生谐波，且电流和电压同相位。这种整流器称为高 功率因数整流器。PWM整流器就是一种高功率因数的整 流器。
u*pq u*pd d,q a,b,c u*pa u*pb u*pc Ud U*d
PI
-
这种控制方法电流控制精度较高，不仅在稳态时能够精确 地跟踪电流指令，实现无静差，并且动态性能也较好。但其 控制算法比较复杂。
PWM整流器的优点 PWM整流器的拓扑结构 PWM整流器的应用领域 PWM整流器的工作原理 PWM整流器的控制 PWM整流器主电路参数选择 PWM整流器控制系统的实现
1. PWM整流器的优点 普通交－直－交变频调速系统
ARU INU Cf
ARU V0 INU Cf R0
R
-
+
+ ud R
L
+
负载
cos(ω t+2kπ /3) (k=0,1,2)
它在控制系统中没有引入电流闭环，而是根据电路阻抗特 性，用数学的方法代替电流闭环作用。尽管它动态响应稍 慢，还存在瞬态直流电流偏移，但具有简单的控制结构和 良好的开关特性，便于微机实现，而且可靠性高。另外还 可省去两个高精度电流传感器。适用于对动态响应要求不 高场合，具有良好的工程实用价值。
d) 负电阻特性运行
5、PWM整流器的控制
PWM整流器的控制实际上是对交流侧电流的控制。
三相VSR的控制技术按有没有引入电流反馈可以划分为 间接电流控制（幅相控制）和直接电流控制
间接电流控制
三角波 u*d + ud id uR
PI
U sin(ω t1,2) XL
L i e v + vdc idc RL eL
-
图4 PWM整流器模型电路
D E VL
E A V
D
O’ V A I
O
C
O’
O VL B I
C
B
a) 纯电感特性运行
D E A V B O VL I C
b) 正电阻特性运行
I V O’ A E D VL O
O’
C
B
c) 纯电容特性运行 图5 PWM整流器交流侧稳态矢量关系
~
AC电源
~
AC负载 AC电源
AC负载
a) 不带制动回路的情况 b）带制动回路的情况 图1 普通交-直-交变频器结构图
缺点： 一，由于二极管的单向导电性能，能量只能单相传输，电机制动 的再生能量无法回馈给电网，四象限运行时需加制动回路。 二，网侧电流波形严重畸变，造成电网功率因数较低，由于整流 采用二极管整流，因此，最高功率因数大约为0.9左右。
Ud
ia,b,c 滞环比较器 三相VSR
同步信号
电流矢量控制 电流矢量控制可以直接控制系统的有功功率和无功功率，它 的核心思想是对三相VSR网侧电流的有功、无功分量进行独 立控制。
三相VSR
~
L
ia,b,c a,b,c d,q Id I*d Iq 6 I*q=0 PI PI 解耦 算法 负载
PWM
L
+ C
d
统一潮流控制器
+
串联变流器
并联变流器
超导磁能存储
超导 线圈
太阳能、风能等可再生能源的并网发电
+
太阳电 池阵列
风力机 风力发 电机 G
+
其它功能（新型UPS、高压直流输电）
4、 PWM整流器的工作原理
单位功率因数的含义： 整流状态时，网侧电压、电流同相。 逆变状态时，网侧电压、电流反相。 PWM整流器网侧电流及功率因数可控。
传统的相控整流器虽然应用时间较长，技术也较 成熟，且被广泛使用，但仍然存在很多问题:
晶闸管换相引起网侧电压波形畸变。
网侧谐波电流对电网产生谐波“污染”。 深控时网侧功率因数降低。 闭环控制时动态响应相对较慢。 二极管整流器改善了整流器网侧功率因数，但
仍会产生网侧谐波电流；
它的不足还在于其直流电压的不可控性。
ARU INU Cf
~
AC电源
AC负载
图2 双PWM结构交直交变频器
PWM整流器用全控型功率开关管取代了半控型功率开 关管或二极管，以 PWM 斩控整流取代了相控整流或 不控整流。把逆变电路中的 PWM 控制技术用于整流 电路，就形成了PWM整流电路。它的优势在于： 对交流电源侧，通过适当控制，可以使电网电流波形 接近于正弦，且和输入电压同相位，电网功率因数接 近于1 ，实现单位功率因数，最大程度地提高电网的 经济效益，减少电网对周围环境的电磁污染； 对直流侧，在电网电压或负载发生变化时，能够维 持直流中间电压的稳定，给电源侧逆变器提供良好的 工作条件； 可以实现牵引与再生制动工况间快速平滑地转换， 实现电能双向传输； 动态控制响应较快。
2、PWM整流器的拓扑结构
电压源型(VSR) 按主电路结构 电流源型(ISR) 两电平型整流器 从输出电平角度
直流脉动小，输入电流连 续且简单易行，成为当今 主要研究对象。
单相半桥 单相全桥 三相半桥 三相全桥 应用于大功率场合
三电平型整流器
T1
T3 C1
负 载
- +
us
L
C1
负 载
- +
us
L
滞环电流控制 是基于瞬时电流反馈的一种常用的非线性控制方式，将 实测的三相电流与参考信号比较，然后根据比较器的输 出决定开关的状态。 优点:电流跟踪精度高，响应快。 缺点:开关频率不恒定。开关频率的变化会给驱动保护电 路以及主电路的设计带来困难，对系统性能也有影响。
U*d
PI
I*m
-
i*a,b,c
T2
C2
T2
T4
C2
(a)单相半桥
Ua Ub Ra Rb La Upa Lb Lc Uc Rc
T1
T3
T5
(b)单相全桥
+
Rf -
a
Upb
b Upc
Udc
Cf
c
T2
T4
T6
（C）三相半桥 图3常用单相和三相VSR变流器结构
3、PWM整流器的用途
交流传动
有源电力滤波及无功补偿
+
R 谐波 负载 C