电压型PWM整流器直接功率控制系统
电压型PWM整流器(VSR)及控制系统的matlab仿真
A
• 各相正弦调制信号uga,ugb,ugc，幅值均为Ugm，频率与网压频率
理
相同;
论 部
uga U gm sin(t )
ugb
U gm
sin(t
2
3
)
分
ugc
U gm
sin(t
2
3
)
• Ψ：各相正弦调制信号滞后网压的角度， arctan LN
• 调制比m： m U gm
RN
U cm
• Ucm：对称三角波的幅值。
部
并把它作为电流调节器指令电流。
分
• 电流内环能根据指令电流对网侧相电流进行快速跟踪控制。
从电压外环得到的指令电流与网侧相电流比较，差值经电流PI
调节器处理后与一个频率固定的三角波信号相比较得到PWM控
制信号大，其差值信号为正，经正弦
理
波与三角波调制后，可使下桥臂整流器件导通，从而使网
)U0
3.三相桥式 VSR的数学模型
A
• 三相VSR在三相静止坐标系下(a,b,c)的一般数学
理
模型：
论
部
分
LN
d dt
ia
ib
ic
U AO
U
BO
RN
UCO
ia uaO
ib
ubO
ic ucO
4.电压矢量定向控制策略
A
• 电压矢量控制方案即为：为基于d-q轴同步速旋转坐标系的
Ume jt
.
IN
2 3
(ia
aib
a2ic )
Ime j(t )
分
j 2
ae 3
4.电压矢量定向控制策略
三相电压型PWM整流器直接功率控制方法综述
三相电压型PWM整流器直接功率控制方法综述/tech/intro.aspx?id=565点击数：260刘永奎，伍文俊（西安理工大学自动化学院电气工程系，陕西西安710048）摘要首先介绍了三相电压型PWM整流器的拓扑结构，在此基础上，对当前应用于PWM 整流器的直接功率控制策略进行了对比分析，介绍了其实现机理和优缺点，最后，对直接功率控制在三相电压型PWM整流器中的控制技术进行了展望。
关键字 PWM整流器；直接功率控制；综述Summary about Direct Power Control Scheme of Three-Phase Voltage Source PWM RectifiersLIU Yongkui，WU Wenjun（Xi'an University of Technology，Xi'an Shannxi 710048 China）Abstract The topological structure of three-phase PWM rectifiers is introduced. On this basis, several DPC methods of three-phase voltage source PWM rectifiers were introduced and compared. At last, the pros原per of the control scheme development trends in three-phase PWM rectifiers is presented.Keywords three-phase PWM rectifiers；direct power control；summary1 概述三相电压型PWM整流器具有能量双向流动、网侧电流正弦化、低谐波输入电流、恒定直流电压控制、较小容量滤波器及高功率因数（近似为单位功率因数）等特征，有效地消除了传统整流器输入电流谐波含量大、功率因数低等问题，被广泛应用于四象限交流传动、有源电力滤波、超导储能、新能源发电等工业领域。
三相电压型PWM整流器的仿真讲解
摘要为了解决电压型PWM整流器直接功率控制系统主电路参数设计问题,根据整流器在dq 两相同步旋转坐标系中的数学模型建立了其功率控制数学模型.基于功率控制数学模型,结合整流器直接功率控制系统的特点,推得交流侧电感是由功率、功率滞环比较器环宽及开关平均频率决定的;直流侧直流电压是由交流电压、电感及负载决定的;突加负载时直流侧电容是由直流电压波动、功率、电感及负载决定的.根据上述影响主电路参数的诸多因素,提出交流侧电感、直流侧电压及直流侧电容的设计方法.计算机仿真和实验证明了本文提出的设计方法是可行的.关键词PWM整流器; 直接功率控制; 直流电压; 交流侧电感; 直流电容目录1 电压型PWM整流器 (2)1.1电压型PWM整流器拓扑结构及数学模型 (3)1.2 电压型PWM整流器DPC系统结构及原理 (3)2 电压型PWM整流器DPC系统主电路参数设计 (5)2.1 交流侧电感的选择 (5)2.2 直流侧直流电压的选择 (6)2.3 直流侧电容的选择 (7)3 电压型PWM整流器DPC系统仿真与实验 (9)3.1 系统主电路参数设计 (9)3.2 系统仿真 (9)3.3 系统实验 (10)4 总结与体会 (12)参考文献 (13)1电压型PWM 整流器1.1电压型PWM 整流器拓扑结构及数学模型电压型PWM 整流器主电路拓扑结构如图1所示.图中a U ，b U ,c U 为三相对称电源相电压,,a b c i i i 为三相线电流;,,a b c S S S 为驱动整流器开关管(绝缘栅双极型晶体管IGBT)开关函数;jS 定义为单极性二值逻辑开关函数,jS =1(j=a,b,c)则上桥臂开关导通,下桥臂开关关断,jS =0下桥臂开关导通,上桥臂开关关断；dc U 为直流电压;R,L 为滤波电抗器的电阻和电感;C 为直流侧电容;RL 为负载;,ra rb rc U U U 为整流器的输入相电压;L i 为负载电流。
三相电压型PWM整流器的滑模变结构控制
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。
三相电压型大功率PWM整流器研究和系统设计
三相电压型大功率PWM整流器研究和系统设计近年来，随着电力电子器件的发展和现代控制理论的应用，PWM整流器因具有交流侧可单位功率因数运行，能量可以双向流动等优点，而成为电力电子领域的研究热点，并且在风力并网发电，有源电力滤波方面得到了大力的应用。
本文以三相电压型PWM整流器为研究对象，在广泛研究了PWM整流器的研究热点和应用现状上，建立了基于开关函数的数学模型，深入分析了三相电压型PWM整流器的换流过程和工作原理。
在对比了PWM整流器现行的各种控制策略优缺点后，采用直接电流控制策略，在MATLAB中建立了基于直接电流控制策略的PWM整流器仿真模型，通过仿真，分析了PWM整流器中电感，电容参数变化，负载变化时对系统性能的影响，提出一种PWM整流器交流侧电感计算方法。
针对传统直接电流控制策略中PWM整流器交流侧电流总谐波畸变率大等问题，提出基于参数自整定模糊PI控制算法，来代替直流电流控制中普通的PI 控制器。
针对PWM整流器的直流电压超调量大，过渡时间较长等问题，将滑模变结构控制理论应用于PWM整流器中，建立了基于PWM整流器传递函数的电压外环滑模控制器，在N砂汀LAB/simuhnk中验证了上述改进措施的正确性。
最后，本文完成了以TMS32OF2812DSP为核心的PWM整流器系统设计。
完成主电路参数的计算，开关管的选型，完成了PWM整流器交流侧电压电流，直流侧电压检测电路设计以及驱动电路设计对PWM整流器软件设计进行概要介绍。
关键词PWM整流器，模糊控制，电感参数计算，滑模控制AB5TRACT AsthedevelopmentofPowerelectroniedevieesandmodemeontroltheory，Three PhaseV oltage SourcePWMReetifier(VSR)15widelyused. It15usefulinindustrialaPPlieationssuchasactivePowerfiiter，variable sPeeddrives.Three 一PhaseVSR15capableofbi一direetionalPowerflow，unityPowerfaetoroPerationandinPutcurrentwithlowhannonicCofltCllt.InthisPaper，theThree一PhaseVSRMathematiesmodebasedonswitehingfunctionareseParatelysetteduPinthree一Phasestationaryeoordinateandtwo一Phasesynehronouslyrotatingcoordinate，anddireetcurrenteontrolschemeforthree一PhaseVSR15studiedandsimulated.Fromtheresultsofsimulation，thisPaPeranalysisedThree一PhaseVSRdynamicPerformaneeandrobustnesswhenitsinduetance，caPaeitaneeandloadareehanged，thenanewmethodaboutinductanceealculateinghasbeenProPosed.ConsideringhighhannoniecontenteharaeteristicoftheinPuteurrent，afuzZylogiceurrentregulatorbaseondeePlyanalyzingtheadvantagesoffuzZyPleontrolwasProPosed.ThefuzZylogiceurrentregulator15usedtoredueetheTHDofinPutcurrentsandaccommodationtimeofvoltage.InordertoimProvetherobustnessanddynamieresPonseofoutPutvoltage，anewsliding一modevoltageconirolregulatoralgorithm basedontransferfunctionwasProPosed.TheabovetwomethodshasbeenstudiedbysimulationinMATLABsoftwareandeomParedwithPlcontrol.SimulationresultsinN LAB/simulinkshowtheadvantagesoftwoProposedmethods.AtthelastofthisPaper，aresolvingstrategybasedonTMS320F281215ProPosed，ineludingthePowersystemdesignandthecontrolsystemdesign.KEYWORDSPwmreetifier，fuzZy一Pid，silding一modeeontrol目录摘要........……，…，，....................................……!ABS丁RACT (11)第一章绪论................，. (1)1.1课题的背景和研究意义 (1)1.2国内外发展水平和动向................， (2)1.2.1交流侧电流控制策略 (2)1.2.2无传感器控制................................， (4)1.2.3主电路的拓扑结构 (4)1.2.4智能控制在PWM整流器中的应用 (5)1.3本课题研究的主要内容 (5)第二章PWM整流器的运行基本原理..........................， (7)2.1PWM整流器的数学模型 (7)2.2PWM整流器运行的基本原理.............................，.. (9)2.2.1PWM整流器四象限运行的原理 (9)2.2.2直接电流控制基本原理......................……，................................. n2.2.3SVPWM技术在PWM整流器的应用 (16)2.3不同LC参数对系统性能的影响 (20)2.3.1仿真模型的建立 (20)2.3.2交流电感对系统性能的影响 (24)2.3.3直流电容对系统性能影响 (26)2.3.4负载变化对系统性能的影响 (27)2.4本章小结 (28)第三章改善PWM整流器的性能研究 (29)3.1改善PWM整流器性能的两种途径 (29)3.2电流内环的模糊PI控制 (29)3.2.1选择模糊PI控制算法的原因 (29)3.2.2模糊控制的基本原理 (29)3.2.3电流内环模糊自适应PI控制器的设计..............................................……303.2.4PWM整流器的电流内环模糊PI仿真...............................................……333.3PWM整流器的滑模变结构控制.....................................................................363，3.1选择滑模控制的原因及其在PWM整流器上的应用现状 (36)3.3.2滑模变结构控制基本原理...................................................................……373.3.3滑模控制的抖振问题..........................................................................……403.3.4PWM整流器电压环的滑模控制器设计.............................................……413.3.5减弱PWM整流器滑模控制抖振措施 (44)3.4本章小结......................................................................................................， (45)第四章PWM整流器的系统设计.......................，.. (47)4.1主电路参数设计 (47)4.1.1开关管参数选择.........................................................................， (47)4.1.2开关管缓冲电路设计....................................................................， (48)4.1.3交流侧电感直流侧电容设计...............................................................……494.2控制电路设计.............，..............................................................，.. (49)4.2.1DSP上电模块.......................................................................................……494.2.2交流电压直流电压检测模块...............................................................……504.2.3交流电流检测模块......................................................................……，.……534.2.4驱动电路..............................................................................................……544.2.5同步信号检测电路...........................................................，. (57)4.2.6散热系统..............................................................................................……574.3软件设计概述 (57)4.3.1主程序模块...........................................................................................……574.3.2外部中断程序......................................................................................……584.3.3Tl中断程序模块..................................................................................……594.4本章小结 (59)结论与展望 (60)参考文献.........，...，.. (62)附录 1.......................................................，.. (66)致谢................................，....................， (69)攻读硕士学位期间发表的论文..................................……70中南大学硕士学位论文第一章绪论第一章绪论课题的背景和研究意义能源是国民经济飞速发展的重要因素，如何合理开发和高效利用能源是大力提倡低碳经济的今天迫切需要解决的问题。
基于直接功率控制的PWM整流器
电流分量 ， 且功率器件 的通断信号要用正弦脉 宽调 制或者空 间 矢量调制才 能生成 ， 所 以整个直接功率控 制的 Ｐ Ｗ Ｍ整流器算法 的运算量很大 、 而且实时性的要求很高，并且控制系统 的参数 的整定都会变得很 困难 。 整个过程的最好的解 决办 法就是有效
作为Ｐ Ｗ Ｍ整 流器 ，它的优 点比较 多，比如说具有恒定直流 电压控制 、电网侧 电流谐波低、单位 功率 因数 、能量双 向流动 等等 。 如果我们能够做到广泛 的应用这个技术 ， 那么就会 使得 整流 、 有源滤波 、 无功补偿和交流传动等系统中得到充分的应 用。 就 目前的情况来说 Ｐ Ｗ Ｍ整流器的控制策略在国 内应用的较 为广泛 的是 间接 电流控制和直接 电流控制 。 还有一种 直接 功率 控 制，这种功率在我 国并没有得到足够 的应用。 直接功率控制 的 Ｐ ｗ Ｍ整流器的简介 现 如今 Ｐ Ｗ Ｍ整 流器 凭借 其优 良的性能和潜在 的优势正在 被 广泛 地应用 ，如今 已经成为 了电力 电子技术研 究的热点 Ｐ ＇ ｌ Ｉ 】 『 Ｍ整流器有着 多种 优点，它们具有输 出电压恒 定、实现单位 功率 因数运 行的特 点，能够实现 真正的绿 色变 换。 提 高电能的 传输和利用 效率 ，从而解决电网 “ 污 染”的问题 。当 Ｐ Ｗ Ｍ整流 器进入 到了稳态 的工作状 态之 后， 这 时候输 出的直流 电压就会 呈现恒 定的状态 ， 使得整流桥 的三相桥臂 能够按照正弦 的脉 宽 从而调制规律驱动 。当出现 开关频率很高 的情况下 ，由于这时 的电感器 的滤波会产 生的作用 ， 所 以整个 高次谐波 电压所产生 出的谐 波 电流就 会非常 的小 。这时 的我们 如果排除其他 的原 因 ，只是考虑 电流和 电压发生的基波 ， 这 时就容易 的很 多，可
三相电压型PWM整流器控制技术综述
三相电压型PWM整流器控制技术综述一、本文概述随着电力电子技术的不断发展，三相电压型PWM整流器作为一种高效、节能的电能转换装置，在电力系统中得到了广泛应用。
该类整流器采用脉宽调制（PWM）技术，通过控制开关管的通断，实现对输入电流波形的精确控制，从而满足电网对谐波抑制、功率因数校正等要求。
本文旨在对三相电压型PWM整流器控制技术进行综述，分析其基本原理、研究现状和发展趋势，为相关领域的研究和实践提供参考。
本文首先介绍了三相电压型PWM整流器的基本结构和工作原理，包括其主电路拓扑、PWM控制技术以及电流控制策略等。
在此基础上，综述了当前国内外在三相电压型PWM整流器控制技术研究方面的主要成果和进展，包括调制策略优化、电流控制算法改进、系统稳定性分析等方面。
本文还对三相电压型PWM整流器在实际应用中所面临的问题和挑战进行了分析和讨论，如电网电压波动、负载变化等因素对整流器性能的影响。
本文展望了三相电压型PWM整流器控制技术的发展趋势，提出了未来研究的方向和重点，包括高效率、高可靠性、智能化控制等方面。
通过对三相电压型PWM整流器控制技术的综述和分析，本文旨在为相关领域的研究和实践提供有益的参考和借鉴。
二、三相电压型整流器的基本原理三相电压型PWM整流器是一种高效、可控的电力电子设备，它采用脉宽调制（PWM）技术，实现对交流电源的高效整流，将交流电转换为直流电。
整流器主要由三相桥式电路、PWM控制器、滤波电路等部分组成。
三相桥式电路是整流器的核心部分，由六个开关管（通常是IGBT 或MOSFET）组成，每两个开关管连接在一起形成一个桥臂，共三个桥臂。
通过控制开关管的通断，可以实现将三相交流电源整流为直流电源。
PWM控制器是整流器的控制核心，它根据输入电压、电流等信号，生成相应的PWM控制信号，控制开关管的通断时间和顺序，从而实现对输出电压、电流等参数的精确控制。
PWM控制器通常采用数字信号处理器（DSP）或微控制器（MCU）等实现，具有高精度、快速响应等特点。
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中图分类号
文献标识码
电压型 PWM 整流器直接功率控制系统
王久和 1
1 北京信息工程学院
李华德 2
2
王立明 1
北京科技大学 北京市 海淀区 100083
北京市 朝阳区 100101
Direct Power Control System of Three Phase Boost Type PWM Rectifiers
(3)
根 据 Sd max = 2 / 3
2/3
Sd min = − 2 / 3 由式(3)可得
Sq max =
Sq min = − 2 / 3
万方数据
56
中
国
电
机
工
程
学
报
第 26 卷
dp L dt L dp dt dq L dt L dq dt
r idc Sa _ ua ~ + u _ b ~ + _ uc + ~ L L L R R R ia ib ic Sa Sb A Ura B Urb Urc Sc _ Sb Sc RES C Udc RL + iL
r 为桥
RES 为电容等效串联
N
测电路 功率估算器 扇形划分器 功率滞环比较 器 开关表及 PI 调节器组成 瞬时有功与无功功率 根据检测到的电流 ia ib ic 及 ua ub uc 进行计 算 得到瞬时有功和无功功率的估算值 p q 及三相 电压 ua ub uc 在 αβ 固定坐标系中的 uα uβ 扇 形划分器根据 uα uβ 划分扇区 得到扇区 θn 信号 p 和 q 与给定的 pref 和 qref 比较后的差值信号送入 功率滞环比较器得到 Sp Sq 开关信号 pref 由直流 电压外环 PI 调节器的输出(代表电流)与直流电压的 乘积设定 qref 设定为 0 以实现单位功率因数 根 据 Sp Sq θn 在开关表中选择所需的 Sa Sb Sc 去驱动主电路开关管 图中略去了电阻 RLeabharlann 电压电流功率 测量功率计算 uαβ
扇形选择
_
θn
p
Sq
+
PI pref
_
_
q + qref=0
+
(1)
Fig. 2
图 2 PWM 整流器 DPC 系统结构 Block diagram of PWM rectifier DPC system
2 电压型 PWM 整流器 DPC 系统主电路参 数设计
2.1 交流侧电感的选择 在主电路拓扑结构 交流电源电压及负载的一 定的情况下 主电路设计主要是确定交流侧滤波电 感值 直流侧电压和直流侧电容值 交流电感的主要作用是滤除交流侧 PWM 谐波 电流 当在整流器稳定于单位功率因数运行时 瞬 时有功功率决定了交流电流 对此 需找出功率与 电感的关系 根据式(2) 略去电阻 R 考虑到整流器稳态运 行于单位功率因数时 q =0 式(2)可变为
WANG Jiu-he1 LI Hua-de2 WANG Li-ming1
China China) (1. Beijing Information Technology Institute Chaoyang Districts Beijing 100101 2. University of Science and Technology Beijing Haidian Districts Beijing 100083 ABSTRACT: This paper establishs the power control mathematical model of rectifier based on the mathematical model of three phase boost type PWM rectifier in synchronous dq coordinates. According to the power control mathematical model, the paper proposes a new design method of filter inductance in AC side , voltage and capacitance in DC side of main circuit for three phase boost type PWM rectifier by combining with the features of direct power control(DPC) system. Based on the models of rectifier, the control structure of rectifier DPC system and the design method of controller is obtained. Meanwhile, the paper discusses the influence of bridge loss and equivalent series resistance(ESR) of capacitor on rectifier. The design method is proved feasible by simulation and experiment and is available for reference in engineering. KEY WORDS: power electronics; PWM rectifier; direct power control; filter inductance; proportional integral regulator 摘要 根据三相电压型 PWM 整流器在 dq 两相同步旋转坐 标系中的数学模型 建立整流器功率控制数学模型 根据功 率控制数学模型 结合整流器直接功率控制(DPC)系统的特 点 提出新的电压型 PWM 整流器直接功率控制系统的主电 路交流侧滤波电感值 直流侧电压和直流侧电容值设计方 法 根据整流器的数学模型 得到整流器 DPC 控制系统结 构和控制器设计方法 同时 讨论了桥路损失和直流侧电容 器的等效串联电阻(ESR)对整流器的影响 验表明 提出设计方法是可行的 计算机仿真和实 具有应用参考价值 直接功率控制
第 26 卷 第 18 期 2006 年 9 月 文章编号 0258-8013 (2006) 18-0054-07
中
国 电 机 工 程 学 Proceedings of the CSEE TM71
报 A
Vol.26 No.18 Sep. 2006 ©2006 Chin.Soc.for Elec.Eng. 学科分类号 470⋅40
(2)
1.2 电压型 PWM 整流器 DPC 系统结构及原理 电压型 PWM 整流器 DPC 系统有多种方案[12] 经综合比较采用如图 2 所示有电压互感器方案 整 流器 DPC 系统主要由主电路和控制电路组成 主电 路由交流电源 滤波电抗器 整流器 直流电解电 容器 负载组成 控制电路为直流电压外环功率内 环结构 由交流电压 电流检测电路和直流电压检
略去 R 的影响 3 2 = Um + ω Lq − (uα Sα + uβ S β )U dc Lp 2 Lq = −ω Lp − (uα S β − uβ Sα )U dc 在稳态时 =q =0 p
U dc = U dcr
dp 2 = 1.5U m − L dt dq = ω Lp + L dt 3 U mU dc Sd 2 3 U mU dc Sq 2
式中 Sd Sq 分别为开关函数在 d q 轴上的分量 根据式(1)及三相对称系统功率计算 p = 3/ 2U m id q = − 3/ 2U m iq (Um 为电源相电压幅值)可得以 p q 为变量的功率控制数学模型 dp 2 = 1.5U m − Rp − ω Lq − prd L dt L dq = − Rq + ω Lp + q rq dt 式中 prd = 3/ 2U m urd , qrq = 3 / 2U m urq
− − −
图 1 电压型 PWM 整流器主电路拓扑结构 Fig. 1 Topological structure of main circuit of a three-phase boost-type PWM rectifier
ua ∼ ub ∼ uc ∼
+ + +
L L L ia ib ic
ia ib ic
关键词 电力电子 脉冲宽度调制整流器 滤波电感 PI 调节器
1
电压型 PWM 整流器 DPC 系统结构及原理
电压型 PWM 整流器主电路拓扑结构如图 1 所
1.1 电压型 PWM 整流器拓扑结构及数学模型 示 图中 ua ib ub uc 为三相对称电源相电压 ia
0
引言
随着电力电子技术和数字信号处理器的发展
max
2 = 1.5U m + U mU dc
2.2 直流侧直流电压的选择 (4) 直流侧直流电压与交流电压 电感及负载有关 下面从功率角度来进行分析 整流器在 αβ 两相静 止坐标系中功率计算式为 (5) p = uα iα + u β iβ q = uα iβ − uβ iα 由式(12)可得 (12)
促进了 PWM 整流器的研究 PWM 整流器具有网 侧电流低谐波 单位功率因数 能量双向流动及恒 定直流电压控制等优点 实现了电能的 绿色变换 为实现整流器的上述优点 提出了各种电流控制策 略[1-4]和非线性控制策略[5] 为进一步提高整流器的 性能 简化整流器控制系统 增强系统反应速度 国内外学者开始了 PWM 整流器直接功率控制(DPC) 策略的研究[6-12] 由于整流器 DPC 系统具有结构 算法简单 动态响应快 单位功率因数等优点 具 有良好的开发和应用前景 PWM 整流器 DPC 系统 的性能取决于系统结构 主电路参数 控制器参数 及控制策略 控制器参数又依赖于主电路参数 对 于 PWM 整流器主电路的设计方法在国内外文献 [13-16]中主要是针对电流控制策略 SPWM 调制方 式的 在文献[13-16]中介绍的整流器控制系统控制 器设计方法 是基于电流解耦的电流控制策略设计 方法 不适于整流器 DPC 系统设计 综上 PWM 整流器 DPC 系统的主电路和控制器参数的设计方 法至今未见相关报道 对此 本文根据电压型 PWM 整流器的数学模型 结合 DPC 系统的特点 提出了 整流器 DPC 系统主电路和控制器参数新的设计方 法 计算机仿真和实验证明该设计方法的可行性