svpwm 整流器

变流技术

ＰｏｗｅｒＩｎｖｅｒｔｅｒ

＜电气自动Ｊｄ：）２００８年第３０卷第２期

玄勺

基于空间矢量的三相电压型ＰＷＭ整流器的研歹乙ＲｅｓｅａｒｃｈＶｅｃｔｏｒ

ｏｎ

Ｔｈｒｅｅ－ＰｈａｓｅＶｏｌｔａｇｅ—ｓｏｕｒｃｅ

ＰＷＭ

ＲｅｃｔｉｆｉｅｒＢａｓｅｄ

ｏｎ

Ｓｐａｃｅ

太原理工大学电气与动力工程学院（山西太原０３００２４）吴圣宋建成

（Ｔａｉｙｕａｎ

Ｕｎｉｖｅ瑙ｉｔｙ

ｏｆ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ

０３００２４，Ｃｈｉｎａ）ＷｕＳｈｅｎｇ

ＳｏｎｇＪｉａｎｃｈｅｎｇ

摘要：建立了三相电压型ＰＷＭ整流器在三相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型，研究了其前馈解耦控制策略。在此基础上

结合空间矢量调制（ＳＶＰＷＭ）的算法，设计了三相电压型ＰＷＭ整流器控制系统，并在Ｍａｆｌａｂ的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中进行了系统仿真。仿真结果表明，设计方法可行，仿真模型正确。

关键词：整流器脉宽调制解耦控制

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ

空间矢量

ＰＷＭｒｅｃｔｉｆｉｅｒｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｉｎｔｈｒｅｅ．．ｐｈａｓｅｓｔａｔｉｏｎａｒｙｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍａｎｄ

ｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅ．．ｐｈａｓｅｖｏｌｔａｇｅ．，ｓｏｕｒｃｅ

ｔｗｏ－ｐｈａｓｅｒｏｔａｔｉｎｇｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｉｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ

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ｔｈｒｅｅ ｐｈａｓｅｖｏｌｔａｇｅ ｓｏＵｌｔ＇ｃｅ

ＰＷＭｒｅｃｔｉｆｉｅｒｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ

ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｔｈｅｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ

ｏｕｔ

ｃｏｎｔｒｏｌ

ｓｔｒａｔｅｇｙａｎｄＳＶＰＷＭ

ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅ

ｔｈｒｅｅ ｐｈａｓｅｖｏｌｔａｇｅ—ＳＯＩＩＦＣｅＰＷＭｒｅｃｔｉｆｉｅｒｍｏｄｅｌｉｓｃａｒｒｉｅｄ

ｗｉｔｈｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅＭａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ

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‘

ＰＷＭ

ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌ

【中图分类号】ＴＭ４６１【文献标识码】Ａ【文章编号】１０００．３８８６（２００８）０２．００５３－０４

目前，在线式不间断电源（ＵＰＳ）在各个领域都得到了广泛的应用。而在线式ＵＰＳ性能的好坏与ＵＰＳ中的重要环节整流器有很大关系。传统ＵＰＳ采用不控整流或相控整流方式。采用这两种方式会从电网吸取畸变的电流，从而造成电网谐波污染；在深度相控下会造

ｏ

成交流侧功率因数很低；在换流时会引起电网电压波形畸变，并且

动态响应慢。而ＰＷＭ整流方式具有交流侧输入和输出电流谐波分量小、功率因数可调、直流侧电压波动小等优点。因此，ＰＷＭ整流方式在在线式ＵＰＳ中得到了越来越广泛的研究和应用。

本文在研究三相电压型ＰＷＭ整流器的前馈解耦控制策略的基础上，结合空间矢量调制（ＳＶＰＷＭ）的算法，设计了三相电压型ＰＷＭ整流器控制系统，并通过仿真试验验证了采用此控制策略的整流器具有动态响应快、输出直流电压稳定、输入电流ＴＨＤ低等优点。１

Ｎ

图１三相ＰＷＭ整流电路拓扑结构

表上管通，下管关；Ｓ＝０代表下管通，上管关。对三相对称平衡且

巴＋西＋Ｅ２０

无中线系统有：

厶＋如＋厶＝０

（２）

三相ＰＷＭ整流器数学模型及前馈解耦控制

将式（２）代入式（１），整理可得：

策略

１．１三相静止坐标系下的数学模型

三相ＰＷＭ整流电路拓扑结构如图１所示。由图可得三相静止坐标系（ａ、ｂ、ｃ）下的方程为：

ＵＮｏ＝一÷（＆＋＆＋＆）巩

１．２两相旋转坐标下的数学模型

（３）

上述数学模型物理意义清晰、直观。但由于整流器交流侧均为时变交流量，不利于控制系统的设计。因此，通过坐标变换将三相静止坐标系（ａ、ｂ、ｃ）转换成以电网基波频率同步旋转的坐标系（ｄ、ｑ），得到整流器在两相旋转ｄ，ｑ坐标系中的数学模型如下：

蚩＝卧Ｒｉａ强Ｕ＊一ＵＮｏ

案地喇６以驴‰

曝－Ｅｃ—Ｒｉｃ＿Ｓ肌－ＵＮｏ

（１）

噻＝睁Ｒｉｄ—Ｕ叔＋∞‰学＝日一甄一蚴一幽

（４）

警＝＆厶＋跚 ＋瓯一屯

式（１）中，ｓ４、ｓ。和ｓ。分别表示三相桥臂的开关函数，Ｓ＝１代

警＝号（ｉ蕊＋ｉ。ｓｑ）一屯

ＥｌｅｃｔｒｉｃａＩＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＩ

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