基于前馈解耦的三相PWM整流器研制
一种电流前馈控制的单位功率因数三相SAPWM变流器
第22卷第2期2003年4月电工电能新技术Advanced Technology of Electrical Engineering and EnergyVol.22,No.2Apr.2003收稿日期:2002 10 10基金项目:国家自然科学基金资助项目(59977012);2002年台达电力电子科教发展基金资助项目作者简介:屈克庆(1970 ),男,河南籍,博士生,主攻PWM 电力变换;陈国呈(1944 ),男,福建籍,教授,博导,主攻电力电子变换及电机驱动等研究。
一种电流前馈控制的单位功率因数三相SAPWM 变流器屈克庆,陈国呈,孙承波(上海大学自动化系,上海200072)摘要:本文提出一种基于幅相控制方式、具有电流前馈的单位功率因数三相电压型SAPW M 变流器。
根据相量间的直角三角形关系和能量平衡原则,建立了该系统的低频数学模型,分析了系统的相量调节方式。
在此基础上,将直流侧负载电压的变化率转化为到达下一个平衡状态时相位与调制深度的附加控制量,以提高系统的快速性。
实验证明:控制系统实现了单位功率因数和能量的双向流动,且输出直流电压恒定可调,相电流的谐波含量非常小,系统动态性能较好。
关键词:变流器;单位功率因数;相量调节;前馈中图分类号:TM46文献标识码:A 文章编号:1003 3076(2003)02 0010 051 引言PWM 变流器的控制策略有多种,其目的是实现高功率因数和能量的双向流动。
目前主要有电流滞环控制(HCC)、固定开关频率的预测电流控制(PCFF)、相位调节控制(PAC)等方式。
前两种方式都是直接电流控制方式,能有效地跟踪负载电流的变化,动态性能好。
但电流滞环控制的开关频率会随着负载电流的变化而变化,给开关器件带来附加的电应力[1,2]。
预测电流控制比较复杂,受参数变化的影响较大。
相位调节控制是间接电流控制,较为简便。
因其载波频率固定,软开关控制中的谐振周期就可以固定,便于实现软开关变流器控制。
三相pwm整流器的设计_毕业设计(论文)
毕业设计（论文）题目PWM整流器的设计学院（系）：自动化学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
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本学位论文属于1、保密囗，在10年解密后适用本授权书2、不保密囗。
（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日武汉理工大学本科生毕业设计(论文)任务书学生姓名覃峰专业班级电气0702指导教师袁佑新教授胡红明讲师工作单位自动化学院设计(论文)题目: PWM整流器的设计设计（论文）主要内容：熟悉整流的原理，对整流技术进行综述、比较，并设计出整流器硬件电路和软件程序。
要求完成的主要任务:（1）外文资料翻译不少于20000印刷符；（2）查阅相关文献资料（中文15篇，英文3篇）；（3）掌握整流的原理；（4）撰写开题报告；（5）熟悉整流技术国内外的研究现状、目的意义；（6）对整流技术进行综述、比较；（7）计出整流器硬件电路和软件程序。
；（8）绘制的电气图纸符合国标；（9）撰写的毕业设计（论文）不少于10000汉字。
必读参考书：[1] 王兆安，黄俊.电力电子技术.第4版.北京：机械工业大学出版社，2007[2] 杨荫福，段善旭，朝泽云.电力电子装置及系统.北京：清华大学出版社，2006[3] 张崇巍，张兴.PWM整流器及其控制.北京：机械工业大学出版社，2003指导教师签名系主任签名院长签名(章)武汉理工大学本科学生毕业设计（论文）开题报告序中主要有以下几个模块构成：直流电压检测模块、交流电压检测模块、电压外环调节器计算模块、电流指令计算模块、电网频率检测模块、电流检测模块、电流内环调节器计算模块，指针计算模块。
三相PWM整流器PI调节器设计分析
０ 引 言
式 中 ， 占空 比 。 为 根据 功率 平 衡原 理 ， 直流 电压 动态 方 程表 达 为 ：
随着 电力 电子 设备 的大 范 围应 用 ， 电网谐 波污 染 已成为 人们 越来 越 关注 的课 题 。传 统 二极 管和 晶 闸管 整流 装 置 网侧 电流 谐波 含量 大 、 率 因数低 ， 功 不能 满 足相 关 的标 准 要求 。三 相 Ｐ ＷＭ 整 流
确性 。
上 式忽 略 ３－相 输 入 电感和 功 率转 换 过程 中的 能量 损耗 。现 ＂
击ｅ 一 吉 一
（－） 的方程 ， 有 ： ｄｑ 中 则
ｄｄ ｉ
ｉ
—
（ ５ ）
（） ６ （） ７
将 三 相 静 止 坐 标 下 的状 态 方 程 转 换 为 两 相 同步 旋 转 坐 标 系
跟踪指令 电流 ， 出稳定直流 电压 ， 出了电流 内环和 电压外 环的 Ｐ 调节器 的设计 。最后在 ＭＡ Ｌ Ｂ ＳＭＵＬＮＫ中进行 了三 相 Ｐ 输 给 Ｉ Ｔ Ａ ／Ｉ Ｉ ＷＭ 整流 器 系统 的仿 真实验， 结果验证了 Ｐ 调节器设计 的正确性 。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱＩ 关键词 ：ＷＭ 整流器 ；Ｉ Ｐ Ｐ 调节器 ； 前馈解耦 ； 指令电流
］［ 警 妇 Ｃ
将 式 （） 行整 理 可 以得到 ： ４进
（ ４ ）
技术 具 有功 率 因数高 、 网侧 电流谐 波含 量 小、 流 稳定 可 调和 能 量 直 可双 向流 动等 优 点 ， 现 了 电能 的绿 色 变 换 ， 有源 滤 波 、 实 在 四象 限 变 频器 、 阳能 发 电等领 域 ， 太 有着 越来 越广 阔 的应 用前 景 ［ 。 １ 三相 Ｐ ＷＭ 整 流器 在 控制 方 法上 可 以分 为 直接 电流 控制 和 间 接 电流 控制 ２种 。直 接 电流控 制 是将 整流 器输 入 电流 作 为 反馈 量 和 控制 量 ， 系统 响应 速度 快 、 电流 控制 精度 高 。间接 电流 控 制 是通 过 控制 整流 器输 入 电压 ， 间接 完 成对 输入 电流 的控制 。 这种 方 法动 态 响应 速度 较慢 ， 结构 简单 、 制简 单 、 但 控 性价 比较高 。 直接 控 制 的 三相 Ｐ ＷＭ 整流 器采 用 前馈 解 耦控 制 双 闭环 控制 策 略 ，电 压 外环 的输 出量作 为指 令 电流 ， 电流 内环用 于控 制输 入 电流 ， 实现 输 入 电 流 实 时跟踪 指 令 电流 ，这种 控制 方式 动 态 响应速 度 快 、控 制精 度 高 ， 实 际工程 中应 用较 为广 泛 ［ 。 在 “］ 本 文 主 要 介 绍了 采用 前馈 解 耦 控 制 双 闭环 控 制 策 略 的三 相 Ｐ Ｖ整 流器 的模 型 ，重 点研 究 了 电流 内环 和 电压 外环 的 Ｐ 控制 ＷＩ ｌ Ｉ 器 的设 计 ， 出 了设 计 原理 ， 过 仿 真验 证 了 Ｐ 控 制 器 设 计 的正 给 通 Ｉ
三相PWM整流器的前馈解耦控制与仿真研究
ｊ 研 发 －
．
－
Ｐ Ｍ 整 流 器 的 前 馈 解 耦 控 制 与 仿 真 研 究 Ｗ
唐玉 良
（ 台南 山学院计算机与电气 自动化学院 ， 烟 山东 龙 口 ２ ５ １ ） ６７ ３
摘 要 ： 于前 馈 解 耦 控 制 策 略 ， 究 了 三相 电压 型 Ｐ 基 研 ＷＭ 整 流 器 的 建模 与控 制 问题 。 首 先 ， 在 ｇ旋 转 坐 标 系 下 建 立
匝 镌 电 冻
２ １ 年 ７月 ２ ０２ ５日第 ２ ９卷第 Байду номын сангаас 期
— —
】 Ｉ ：
Ｊ ｌ ５，２）２，Ｖｏ．２ ．４ ｕｙ ２ （１ １ ９Ｎｏ
Ｔｅｅ ｏ Ｐ ｗｅ ｃ ｎ ｌｇ ｌｃ ｍ ｏ ｒ Ｔｅｈ ｏｏ ｙ
文章 编号 ：０ ９３ ６ （０ ２ （ ～０ ８０ １ ０ —６ ４ ２ １ ）４０ ０ —２ ）
关 键 词 ： ＷＭ 整 流 器 ； 真 ； 制 Ｐ 仿 控 中 图分 类 号 ： ＴＭ４ １ ６ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｆ ｅ — ｏ ｗａ ｄ Ｄｅ ｏ ｐ ｉｇ Ｃｏ ｔｏ ｎ ｉ ｕａ ｉｎ ｏ ｒ ｅＰ ａ ｅ Ｐ Ｍ ｃ ｉ ｅ ｅ ｄ Ｆ ｒ ｒ ｃ ｕ ｌ ｎ ｒ ｌａ ｄＳ ｍ ｌｔ ｆＴｈ ｅ － ｈ ｓ Ｗ ｎ ｏ Ｒｅ ｔｆ ｒ ｉ
图 １ 三 相 电 压 型 Ｐ ｌ 整 流 器 主 电 路 图 ＷＶ ｉ
根据 基尔霍 夫 定 律 ， 相 电压 型 Ｐ 三 ＷＭ 整 流 器 在 ａ ｂＣ ， ， 三相静 止坐标 系中的模 型可 表示 为ｌ ＿ ４ ］
ＴＡＮＧ － ａ ｇ Ｙｕ ｌ ｎ ｉ
（ ｃ ｏ ｌ ｆＣ ｍｐ ｔ ｒａ ｄ Ｅｌｃ ｒｃ ｌ ｔ ｍａ ｉｎ，Ｙａ ｔ ｉ ｎ ｈ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｏ ｕ ｅ ｎ ｅ ｔｉａ Ａｕ ｏ ｔ ｏ ｎ ａ Ｎａ ｓ ａ ｉ ｅ ｓｔ ｙ，１ｏ ｇ ｏ ６ ７ ３，Ｃｈ ｎ ） ．ｎ ｋ ｕ２ ５ １ ｉａ Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｂａ ｅ ｎ ｆｅ －ｏ ｗａ ｄ ｄ ｏ ｐ ｉｇ ｃ ｎ ｒ ｌｓｒ ｔｇ ，ｔ ｅ ｍｏ ｅ ｎ ｏ ｔｏｌｒ ｏ ｈ ｅ － ｈ ｓ ｏ ｔｇ ｏ ｒｅ Ｐ Ｍ ｓ ｄ ｏ ｄ ｆ ｒ ｒ ｅ ｕ ｌ ｏ ｔｏ ｔａ ｅ ｙ ｈ ｄ ｌ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｆｔ ｒｅ ｐ ａ ｅ ｖ ｌ ｅ ｓ ｕ ｃ Ｗ ｅ ｎ ａ ｅ ａ ｒ ｃ ｉ ｅ ｒ ｒ ｓ ｎ ｅ ．Ｆｉ ｔ ｆ ｌ， ｔ ｅ ｔ ａ ｄ １ ｆｔ ｅ － ｈ ｓ ｏ ｔｇ ｏ ｒ ｅＰＷＭ ｅ ｔ ｉ ｓａ ｌ ｈ ｈ Ｃ ｏ ａ ｅ ｔ ｉ ａ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔｄ ｆｒ ｒ ｌ ａｍａ ｈ ｍａ ｉ １ ｓｏａ ｃ ｍｏ ｅ ｏ ｅ ｐ ａ ｅｖ ｌ ｅｓ ｕ ｃ ｈ ｒ ａ ｒｃ ｉ ｅ ｉ ｅ ｔ ｂｉ ｅ ｉ ｔ ｅａ ｑ ｒ ｔ — ｆｒＳ ｓｄ ｎ ｔ ｎ ｆａ ｓ ｉ ｒｍｅ ．Ｔｈ ｏ ｂｅ ｌｏ ｙ ｔｍ ｅ ｉｎ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｅ ｄ ｆ ｒ ａｄ ｄ ｏ ｐ ｉｇ ｓ ｒ ｔｇ ，ａ ｄ ｔ ｅ Ｉｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｒ ｅ ｉ ｅ ． ｏ ｅｄ ｕ ｌ ｐ ｓ ｓ ｅ ｉ ｄ ｓｇ ｅ ａ ｅ ｎ ｆｅ －ｏ ｒ ｅ ｕ ｌ ｔａｅ ｙ ｎ ｈ ｅＰ ｏ ｔ ｌ ｓａ ｅｄ ｓ ｏ ｓ ｗ ｃ ｎ ｒ ｏ ｅ ｎ ｇ ｄ Ｔｌ ｉ ｌｔ ｎ ｒｓ ｌ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｉ ｍｅ ｈ ｄ ｃ ｎｔ ａ ｅ ＰｗＭ ｅ ｔ ｉ ｕ ｔ ｎ ｔ ｏ ｒｆｃｏ ，ｔ ｅ ｏ ｔ ｕ １ｓ ｅ ｍｕａ ｉ ｅ ｕｔ ｓ ｏ ｔ ａ ｈｓ ｏ ｓ ｔ ａ ｌｋ ｏ ｌ ｒｃ ｉ ｅ ｒ ｎ ｗｉｈ ｕ ｉ ｐ ｗｅ ｔ ｒ ｈ ｕ ｐ ｔ ｆｒ ａ ＤＣ ｏ ｔｇ ｔ ｂｌ ｅ ｖ ｌ ｅｓ ａ ｉｚ ａ ｉ ｏ ｈ ｅ ｉｅ ａｕ ｔ ｈ ａ ｔｄ ｎ ｉ ｒ ｓ ｏ ｓ ｎ ｔ ｅ ｄ ｓｒｄ ｖ ｌ ｅｗｉ ｔ ｅ ｆｓ ｙ ａ ｃ ｅ ｐ ｎ ｅ ｈ ｍ Ｋｅ ｒ ｓ Ｗ Ｍ ｅ ｔ ｉｒ ｉ ｌ ｋ；ｃ ｎ ｒ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｐ ｒ ｃ ｉ ｅ ；ｓｍｕ ｉ ｆ ｎ ｏ ｔｏ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｓｍｅ ｔｔ ｅ ｄ ｓ ｎ ｄ ｍａ ｄ ｈ ｒ ｃｅｉ ｉ ｅ ｈ ｅ ｉ ｅ ｎ ｓ ｓｃ ｇ
最新型三相PWM整流器双闭环PI调节器的设计
最新型三相P W M整流器双闭环P I调节器的设计摘要：通过分析三相脉宽调制(P W M)整流器在D-Q旋转坐标系下的数学模型，设计了具有前馈解耦控制的P W M整流器双闭环控制系统。
根据系统对电流内环的控制要求设计电流比例积分(P I)调节器，提出按闭环幅频特性峰值(M r)最小准则来确定调节器参数的方法;根据系统对电压外环的控制要求，采用模最佳整定法来设计电压P I调节器。
最后对整个P W M整流器双闭环控制系统进行仿真，仿真结果验证了P I调节器设计的正确性。
0引言P W M整流技术在抑制谐波及无功补偿方面有很强的优势，具有网侧电流输入接近正弦，网侧功率因数可控，能量双向传输，动态响应速度快等优点。
目前广泛采用的是基于电压定向的P W M整流器。
电压型P W M整流器要控制的变量有两个，一是整流器的直流电压输出，二是整流器的输入电流，基于D-Q坐标变换的矢量控制通过对P W M整流器有功和无功电流控制，达到控制输入电流的目的。
因此，如何合理的设计控制两个变量的调节器参数以保证在电源电压波动范围内能实现良好的控制性能很重要。
本文在分析P W M整流器工作原理和数学模型基础上，建立前馈解耦控制系统框图，提出电流环和电压环P I调节器参数设计方法，并给出S i mu l i n k仿真结果。
1P W M整流器工作原理及数学模型三相P W M整流器主电路如图(1)所示，E a，E b，E c为电源电压，U a，U b，U c为整流器整流侧输出电压，其中整流器交流侧输入电感L起到滤波和升高直流电压的作用，直流侧电容C作为储能元件并起到稳压作用。
三相P W M整流器在D2q坐标系下的数学模型为:图1P W M整流器电路结构由上式，同步旋转坐标系中，以D轴电源电压矢量定向(矢量图如图2，把对电网相电流的控制转化为对电流I s在D轴和Q轴的直流分量的控制，从而简化了P W M整流系统控制器的设计)的P W M整流器模型为:式中，Ω为旋转角速度;S d，S q为开关函数。
三相电压型PWM整流器控制新技术的研究
ｓｇ ｔ ｏ ｏ ｙ ｔ ｍ ｏ ｔｏ ｌ ｒｉ ｇ ｖ ｎ ｉ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ｆ ｒａ ｓ ｓ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｅ ｓ ｉ ｅ ．Ｔｈ ｅ ｓｂ ｌ ｙ ｏ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｔ ａ ｅ ｙ ｉ ｐ ｏ ｅ ｙ Ｓ ｍｕ ｉ ｋ ｓｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｕ ｄ ｒ ｅｆ ａ ｉ ｉ ｔ ｆｎ ｗ ｏ ｔｏ ｒ ｔ ｇ ｒ ｖ ｄ ｂ ｉ ｌ ｉ ｌ ｔ ｎ ｅ ｉ ｓ ｓ ｎ ｏ
群 ０ 一
三 相 电 压 型 Ｐ Ｍ 整 流 器 控 制 新 技 术 的 研 究 Ｗ
焦 春 雷 ， 登 俊 严 （ 海 大 学 电气 工 程学 院 ． 苏 南 京 ２ ０ ９ ） 河 江 １０ ８
摘 要 ：根 据 电压 型 Ｐ Ｍ 整 流 器在 同 步 旋 转 幽 坐 标 系 中建 立 的 整 流 器 电流 控 制 数 学 模 型 ， 于 电 流 前 馈 解耦 ， 决 Ｗ 基 解 了有 功 电流 和 无功 电流 互 为耦 合 问题 。 为 克服 直 流 电压 响 应 较 慢 、 扰 性较 差 的 不 足 ， 出 了采 用 电 流 内环 、 于滑 模 控 抗 提 基
三相PWM整流器的研制
的 直 接 电流 控 制 方 式 ，具 有 快 速 的动 、静 态 调 整 性 能及 较 高 的直 流 电压 利 用 率 等 优 点 ，正 成 为 Ｐ ＷＭ
在三 相静 止对 称坐标 系（ ，ｂ ， ｃ ） 中 ，Ｐ Ｗ Ｍ 整
流 器开关 函数 模型
三相 Ｐ Ｗ Ｍ 整 流 器 的研 制
赵 武玲 彭树 文 王伟 强 姚 广
（ 核 工业理 化工程研 究院 ，天 津 ３ ０ ０ １ ８ ０ ）
摘 要 本文提 出 了一种基 于 空 间矢量脉 宽调 制 （ Ｓ ＶＰ ＷＭ ）的直接 电流 控 制策略 的 三相 电压 型Ｐ ＷＭ 整流器 ，给 出 了它 的拓扑 结构及 数 学模 型 。为 了提 高系 统 的可靠性 ，优 化 了主 电路 结构 设 计及 控制 系统软硬 件设 计 ， 并 搭建 了样机 进行试 验 。 试 验结果 表 明三相 Ｐ ＷＭ 整 流器 带负 载运 行 效果 良好 ，所设 计 的控 制系 统具有 很好 的稳 态和 动态性 能。 关键 词 ：整流器 ；状 态 空间矢 量脉 宽调 制 ；抗干 扰
Ｔｈｅ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｔｈｒ ｅ ｅ － ｐｈａ ｓ ｅ ＰＷ Ｍ Ｒｅ ｃ ｔ ｉ ｉｅ ｆ ｒ
Ｚｈ ａｏ Ｗｕ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｐｅ ｎ ｇＳ ｈｕ ｗｅ ｎ Ｗａ ｎ ｇ Ｗｅ ｉ ｑｉ ａｎ ｇ Ｙ ａｏ Ｇｕ ａ ｎ ｇ
传 统变频器 其整流 器部分多采用二极管整流或 可控硅整 流方式，输入 电流 谐波大，对 电网造成很 大污染 ，工程应 用中需要另外加装功率因数补偿装 置 ，成本 高，体积大 。随着绿 色能源 的快速发展，
脉 宽调 制 （ Ｐ ｗＭ ）整 流 器 技 术 以其 能 够 实 现 网侧 单
三相PWM整流器的研制
三相PWM整流器样机结构图
A B C N 380V
1CT-3CT
三相失压 跳开关K4
PT1
PT2
PT3
接DSP A/D接口
接DSP A/D接口 负载柜
+V
KK1
RL1
三 相 进 线 开 关 K1
KK2
RL2
KK3
RL3
-V
RL1-RL3—36欧
热管散热器
+V
PT4
DC 700V
IPM模块
R1
RD4-RD6 100A/500V×3 L1 L2 L3 滤波电抗器 1.5mH/100A
(4欧/1500W)*3
三路交流电压信号 三路交流电流信号 一路直流电压信号
B 切 电 阻 并 网 开 关 C1
N
朝阳电源 散热风扇 继保电源
V
接DSP A/D接口
-V
3uF
R2
直流 电容
IPM模块
V1
V2
A
单相PWM整流电路的工作原理：
us
L
Rs is
B
ud
负 载
整流电路可以采用SPWM调制方法，将正弦调 制波和三角波相比较，产生的PWM信号对V1～ V4进行控制，就可在交流输入端AB产生SPWM 电压uAB。 1：uAB中含有和调制波同频率且幅值成比例的 基波uN和高频谐波，通过滤波电感可以滤除 高次谐波。 2：当调制波频率和电源频率相同时，is也为 与电源频率相同的正弦波。us一定时，is幅值 和相位仅由uAB中基波uN的幅值及其与us的相 位差决定。
V4
V3
单相全桥PWM整流电路
基于前馈解耦控制的电压型PWM整流器可逆运行研究
,
,
,
为
,
而
。
变 化很 小
。
。
在直 流 电压 发 生 较
,
大变 化 前
,
,
已 完成其 暂 态 过程 达 到零 值 因 此 设 计 时 可 以 不 考 虑
,
丫
豁
轴影 响
。
电流 调 节 环 是 二 阶 系 统 对 其 降 阶处 理 用 一 阶惯 性 环
因此 得 到 如 图
。
,‘
‘ ・ 一
、
。
。。
制 单 位
功 率 因 数
整 流运 行
,
产 生 驱 动脉 冲 控制
模块工作
」
‘
。
。
一
、
。
了 艺
, 儿二 。
珠
】
电压 检测
时
一
,
负载从
电流 流 检测
,
仑
杏
石
琉 下丁一
乙
。
。
宁 乙 ‘ 宁 乙 必 砧
琉
一
。
‘
整 流 器 抽
取 能量 趋势
,
儿
日
曰
同步
由 于 三 相 静 止 坐 标 系到 两 相 同步旋转
网 吸 收能 量 当 整 流 器 工 作 在 逆 变状 态 时 电 动 机 工 作 在 发 电 状
,
,
耐 侧
态 整流器 负 责将 电 机 在 直 流 电 容 上 产 生 的泵 升 能 量 转 化 为符 合
,
并 网 条 件 的 交 流 电 回 馈 给 电 网 以 保持 直 流 侧 电压 的 相 对 恒 定 和
基于滑模控制的PWM整流器的研制
一２ Ａ Ａ
‰
ｃ
Ａ
Ａ —
１
（ ２
ｉｃ ｄ Ｕｃ ｉ ｉｃ
式 中 ： Ｕ Ｉ３ 。 Ａ＝ ￣（Ｌ）
＿ ＋ｊ
０ ０ ０ － ／ １Ｃ
ｖ ｒａ ｌ ｔ ｃｕ ｅ ｃｎｒｌｉ ｓｄ ｉ ｕ—ｏｔｇ － ０ ｆｅ － ｒ ｒ ｅ ｏ ｐｉｇ ｃ ｎｒｌｉ ｄ ｐｅ ｎ ｃ ｒｅ ｔ ｏｐ，ｎ ａｉｂｅ ｓｒ ｔｒ ｏ ｔ ｓｕ ｅ ｎ ｏ ｔｖ ｌ ｅｌ ｐ，ｅ ｄ ｆ ｗａｄ ｄ ｃ ｕ ｌ ｏ ｔ ｓ ａ ｏ ｔｄ ｉ ｕｒｎ － ｏ ａ ｄ ｕ ｏ ａ ｏ ｏ ｎ ｏ ｌ
０ ０坷 ０ ０ Ｏ ０ ０
ｄ 出
２ Ａ Ａ Ａ
Ａ
． ． ．
１ ０ ０ ０ ０１ ０ ０ ０ ０１ 儿 Ｏ
●
Ⅱａ
环 Ｐ 控 制策略 。但 由于系统 的非线 性和 强耦合 Ｉ 性， 很难达到 良好 的控制效果。 滑模变结构控制具 有 自适应性 ， 动态响应 快 ， 快稳定范 围等优 点， 特 别 适 合 电 力 电子 系统 的开 关 控 制 。 对 此 ， 里 采 针 这 用 电压 外 环 滑 模 控 制 策 略 。 电流 内环 采 用 传 统 的
摘 要 ： 建立 三相 Ｐ 在 ＷＭ整 流器 的非线 性数 学模 型 的基础 上 ， 对传 统 Ｐ 控 制难 以达到 良好 的控 制效 果 的 问 针 Ｉ
题， 采用 电压外 环为 滑模 变 结构控 制 ， 电流 内环 为前 馈解 耦 控 制 的方法 ， 且 以 Ｄ Ｐ为 主控 芯 片搭 建 实验 样 并 Ｓ
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关键词 ： 脉宽调制 ： 整流器 ；功率 因数／ 智能功率模 块 中图分类号 ： Ｍ ６ Ｔ ４１ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ０ １０ （ ０ ６ ０ － ０ ８ ０ １０ — ０ Ｘ ２ ０ ）２ ０ ２ — ２
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ Ｗ Ｍ ｎ ｅ ｔ ｒｂ ｓ ｄ ｏ ｃ ｕ ｌ ｇ Ｃｏ ｔｏ ｔａ ｅ ｙ ｓａ ｃ ｎ Ｐ Ｃｏ ｖ ｒ ｅ ａ ｅ ｎ Ｄｅ ｏ ｐ ｉ ｎ ｒ ｌ ｒ ｔ ｇ ｎ Ｓ
２ 三相 Ｐ ｗＭ 整流器 的控制原理
图 １ 出三相 电压 型 Ｐ 示 ＷＭ 整流 器 拓扑 结构 。
Ｊ
由式 ２可 见 ．三 相 Ｐ ＷＭ 整 流 器 的 ｄｑ轴 变量 ，
ｌ ｚ＿ ＜Ｊ － ｒＩ一 ＜ 一广 — ＿ 【 ｃ
ｌ
％ｃ 成一定困难 。为此 ， 采用前馈解耦控制 ，当电流调节器采用 Ｐ 调节时， Ｉ
（ 西安交通大学 ， 陕西 西安 ７０ ４ ） １０ ９
摘要 ： Ｐ 从 ＷＭ 整 流器 的矢 量控制 原理 出发 ， 。 建立 了整流 器输 入 电流控 制 所 需的 ｄ ｑ模 型 ， 出了 ｄ ｑ 苗先 ， 提 ， 轴 电流 的状态 解耦 控制策 略 ， 并详细介 绍了基 于 Ｉ Ｍ的主 电路设计 和基于 Ｔ Ｓ ２ Ｌ ２ ０ Ａ的控制 电路设计 。样 Ｐ Ｍ ３０Ｆ４ ７ 机 实验结果表 明， 该整 流器 能获得单位功 率 因数的正 弦输入 电流 、 定的直 流输 出 电压 和快速 的动态 响应 ， 稳 满足
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第４ ０卷 第 ２期
２０ ０ ６年 ４月
电 力 电 子技 术
Ｐ ｗ ｒＥｌｃ ｒ ｎ ｃ ｏ ｅ ｅ ｔｏ ｉ ｓ
Ｖ０．０． ｏ ２ １ ４ Ｎ ．
Ａｐ ｌ ２ ０ ｉ ｒ 。０ ６
基于前馈解耦的三相 Ｐ ＷＭ 整流器研制
沈 传 文 ，刘 玮 ， 路 强 ，张 晶 晶
Ａｂ ｔａ ｔＴ ｉ ｐ ｐ ｒｓａｔ ｔ ｈ ｅ ｔｒｃ ｎｒｌｔｅ ｒ ｆＰ Ｍ ｏ ｖ ｒ ｒＦｒｔｄ， ｄ ｌｉ ｓ ｂｉｈ ｄｗｈｃ ｓ ｓｒ ｃ ： ｈｓ ａ ｅ ｔｒｓｗｉ ｔｅｖ ｃｏ ｏ ｔ ｈ ｏｙｏ Ｗ ｈ ｏ ｃ ｎ ｅ ｅ ．ｉｓ ｔ ｑ ｍｏ ｅ ｓｅ ｔ ｌ ｅ ｉｈ ｉ ａ ｓ
ｎ ｅ ｅ ｏ ｈ ｕ ｎ ｏ ｔ ｌｏ Ｗ Ｍ ｏ ｖ ｒ ｒＡ ｄ。 ｕ ｒ ｎ ｅ ｏ ｐ ｉ ｇ ｃ ｎｒ ｌ ｓｒｔ ｇ ｓ ｐ ｏ ｏ ｅ ． ｈ ｉ ｉ ｕ ｔ ｅ ｄ ｄ ｆｒ ｔ ｅ ｃ ￣ ｔｃ ｎ ｒ ｆＰ ｏ ｃ ｎ ｅ ｅ ． ｑ ｃ ｒｅ ｔｄ ｃ ｕ ｌ ｏ ｔ ｔ ｅ ｙ ｉ ｒ ｐ ｓ ｄ Ｔ ｅ ｍａｎ ｃ ｒ ｉ ｔ ｎ ｏ ａ ｃ
，
Ｕ 的控制方程为 ：
Ｍ ＝ ・
一
‘
一
（
（ — ＋ 一 ） 山 ｅ （） ４ ） 一 ） ＋ （ 一 ｅ
ｕ＝ （ 一
图 １ 三相 电压型 Ｐ ＷＭ 整流器 的拓 扑结构
三相 Ｐ ＷＭ整流器在三相静止坐标系下 的数学 模型为：
Ｓ Ｅ ｈ ａ－ ｎ， Ｉ ｉ Ｌ ｉｎ ， Ｈ Ｎ ｉｇ ｉｇ Ｈ ＮＣ ｕｎＷｅ ＬＵＷｅ， ＵＱ ａｇ Ｚ Ａ Ｇ Ｊ －ｎ ｎｊ
（ ｉ １Ｊ ｏｏｇＵ ｉ ｒｉ ， ｉ ｒ７ ０４ ， ｈｎ ） ｘ １ｉ ｔ ｎｖ ｓｙ Ｘ ｔ １０ ９ Ｃ ｉａ ０， ａ ｎ ｅ ｔ ａ
ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｐ ｎｅ Ｔｈ ｈ ｒｃｅ ｓｉｓｍｅ ｔ ｈ ｅｉｎｄ ｍａ ｄ ． ｙ ａ ｃｒｓ ｏ ｓ ． ｅｃ ａａ ｔｒ ｔ ｅ ｅ ｄ ｓｇ ｅ ｎ ｓ ｉ ｃ ｔ
Ｋｅ ｒ ｓ： Ｗ Ｍ ；ｒ ｃｉｉｒ Ｆ Ｐ ｙ ｗｏ ｄ Ｐ ｅ ｔ ｅ ；Ｐ 仃 Ｍ ｆ
１ 引 言
誓般 ｕ ｅ￣ Ｌ
ｅ ＝ 口＝
＋Ｒｉ＋
ｔ
，．
ｅｃ
誓删 ｃ
（） １
ｃ 蛳 等
在两相旋转坐标系中，三相 Ｐ ＷＭ整流器的ｄｑ ，
模描 型 料 】 可 ＿ ［
÷ （ ｄ ）玑 ｕ ＋ ｉ＝ ｉ ｆ ｕ
屹 Ｕ２ ｄ） １ （
（） ３
等优 良性 能。
ｐ ｅ ｅ ｔｔ ａ ｈ Ｗ Ｍ ｏ ｖ ｒ ｒｃ ｎ ｒ ｎ ｗ ｔ ｉｅ ｉ ｐ ｔ ｕ ｒ ｎ ｔ ｎ ｔ ｏ ｒｆ ｅｏ ，ｔ ａ ｙ ＤＣ ｏ ｔ ｕ ｏ ｔｇ ｎ ａ ｔ ｒ ｓ ｎ ｈ ｔｔ ｅ Ｐ ｃ ｎ ｅ ｅ ａ ｕ ｉ ｓｎ ｎ ｕ ｒｅ ｔｗｉ ｕ ｉ ｐ ｗｅ ｅ ｔｒ ｓｅ ｄ ｕ ｐ ｔｖ ｌ ｅ ａ ｄ ｆ ｓ ｔ ｈ ｃ ｈ ａ
从 电力电子技术 的发展来看 ，整 流器是较早
采用的一种 Ａ ／ Ｃ变 换装置 。Ｐ ＣＤ ＷＭ 整流器对传 统的相控 及二极管整流 器进行 了全面 改进 ，其关 键性 的改进在于用全控 型功率开关管取代 了半控 型功率 开关管或 二极管 ．以 Ｐ ＷＭ斩 控整流取 代 了相控整流或不控整 流。 因此 ，ＷＭ整流 器具有 Ｐ 网侧 电流为正弦波 、 网侧 功率因数 控制 （ 如单位功 率 因数 控制 ） 能量 双 向传输 、 、 快速动 态控制 响应
ｂ ｓ ｄ ｏ Ｐ ａ ｄ ｔｅ ｄｇｔｌｃ ｎｒｌｃｒｕｔｂ ｓｄ ｏ ａ ｅ ｎ Ｉ Ｍ ｎ ｈ ｉｉ ｏ ｔｏ ｉ ｉ ａｅ ｎ ＴＭＳ ２ Ｌ ２ ０ Ａ ｅ ｄ ｔｉ ｄ ｉｔｏ ｕ ｅ ．ｈ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｅｕｔ ａ ｃ ３ ０ Ｆ ４ ７ ａ ｅａｌ ｎｒｄ ｃ ｄＴ ｅ ｅ ｐ ｒ ｎａ ｒｓｌｓ ｅ ｉ ｌ