07旋转坐标变换同步与PWM整流器

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西南交通大学
控制系统模型-Vd的计算
did 3 L L iq R id U max Vd 2 dt Vdq diq Vq L L id R iq 0 dt
Tabc dq
dq Tabc
dTabc dq dt
2 2 t t t ) cos cos( ) cos( 2 3 3 2 2 3 sin t sin(t ) sin(t ) 3 3
dia ua Ria L S aVdc dt dib SbVdc L Rib ub dt 18
0
西南交通大学
AB、BC、AC两桥臂回路三电压方程
dia dib ua Ria L S aVdc SbVdc L Rib ub 0 dt dt dib dic ub Rib L SbVdc ScVdc L Ric uc 0 dt dt dia dic ua Ria L SaVdc ScVdc L Ric uc 0 dt dt
sin(t ) u a 2 U sin(t - ) uabc u max b 3 uc 2 sin(t ) 3 2 2 sin sin( ) sin( t t t ) 2 3 3 2 2 3 cos t cos(t ) cos(t ) 3 3
Coordinator Transformation
坐标变换
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坐标变换关系
三相静止坐标系
ABC
αβ
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dq
同步旋转坐标系
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两相静止坐标系
Modeling and Simulation of Power Electronics System
Synchronous Rotating Coordinator Transformation
三相- 两相静止坐标变换矩阵：
Tabc
1 1 2 2 3 3 0 2
1 2 3 2
b
b
b
u Tabc uabc ?
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仿真验证：alpha_beta_coodinates
三相静止坐标abc到两相旋转坐标dq的变换
did L dt L iq R id Vd diq L L i R i V d q q dt
28
西南交通大学
控制系统模型
did 3 i i L L R U q d max Vd dt 2 Vdq diq Vq L L id R iq 0 dt
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西南交通大学
PWM整流器及其控制算法的建模
35
rectifier_SVPWM.mdl
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课后作业

多坐标变换的分析与仿真

分析三相静止坐标(abc)、两相静止坐标(αβ)和两相同 步旋转坐标(dq)三个坐标系之间的相互变换矩阵 建立三者间变换矩阵的仿真模型 建立简单三相系统模型，分析该模型的三相负载电流 在αβ和dq坐标系下的变换结果
同步旋转坐标变换
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三相静止坐标abc到两相静止坐标αβ的变换
c

a
c c
a
uabc
源自文库
a
sin(t ) ua 2 u U sin(t - ) b max 3 uc 2 sin(t ) 3
电力电子应用中的基本模块
同步旋转坐标变换 与PWM整流器
舒泽亮 西南交通大学 电气工程学院
shuzeliang@swjtu.edu.cn
Modeling and Simulation of Power Electronics System
Paper Review
相关论文预览
2
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Paper Review
Basic Modules for Power Electronic Applications ——PWM Rectifier Control Using Synchronous Transformation Algorithm
Zeliang Shu Department of Electronic Engineering, Southwest Jiaotong University

题目
变速恒频双馈风力发电机交流励磁电源研究

作者
赵仁德
期刊
浙江大学博士论文

页码
43-61页
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Modeling and Simulation of Power Electronics System
Introduction
相关背景
4
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Ip/Iq控制方法

应用：
PWM整流器 STATCOM APF 风力发电 …… 其它有源变换器、无源变换器的应用
Tabc dq iabc
id iq
dq iabc Tabc
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iq id
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dq坐标下的三相电流的微分方程
R 1 dia dt L ia L ua Va R 1 dib ib ub Vb L L dt R 1 dic dt L ic L uc Vc
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课后作业（期中作业选做题1）

PWM整流电路的建模与仿真

基于Ip/Iq方法控制PWM整流器，实现有功无功解耦控 制，实现直流电容的稳压控制 分别采用滞环电流和电压空间矢量技术进行PWM调制 仿真分析直流侧负载突变时，直流电容、输入电流的 动态性能。探讨减少直流电压波动的控制方法 报告内容包括：
电源
12
连接电抗
三相桥开关
直流电容 负载
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Modeling and Simulation of Power Electronics System
Mathatical Modle
数学模型
13
西南交通大学
理想开关下的三相电流模型
基尔霍夫电流定理：
三相输入电流的关系:
iabc Sa ia Sb ib Sc ic
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西南交通大学
控制系统模型-Vq的计算
did 3 L L iq R id U max Vd 2 dt Vdq diq Vq L L id R iq 0 dt
Modeling and Simulation of Power Electronics System
Equivalent System Circuit of PWM Rectifier
PWM整流器的系统等效电路
10
西南交通大学
三相电压源型整流器主电路
11
西南交通大学
三相电压源型整流器等效电路
西南交通大学
理想开关电压模型
以直流电容负端为参考点位, 桥臂A的输出端电压为:
Va SaVdc
16
0 关断时 其中 Sa 1 导通时
西南交通大学
连接电抗器数学模型
桥臂A连接电抗器上的电压为:
17
di VLa Ria L a dt
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AB两桥臂电压回路方程
基尔霍夫电压定理：
14
0 关断时 其中 Sa 1 导通时
西南交通大学
直流电容充放电电流计算
基尔霍夫电流定理：
iabc idc iload
其中
15
iabc Sa ia Sb ib Sc ic
C dVdc Sa iga Sb igb Sc igc iload dt
d V idc C dc dt
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西南交通大学
Modeling and Simulation of Power Electronics System
Id/Iq-Based Control System
基于Id/Iq的控制系统
32
西南交通大学
SVPWM-based PWM Rectifier Control
33
西南交通大学
SVPWM-based STATCOM Control

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西南交通大学
课后作业提交

报告文件:

仿真文件(S学号后3位_内容_版本,如S387_boost_10b) 及其文档说明(pdf, word2003, word2007文档)

下周3晚11点前E-mail提交到：
shuzeliang@swjtu.cn 或 mailtosunny@163.com
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dq坐标下的三相电流的微分方程
Tabc dq iabc
udq L
id i q
dq iabc Tabc
iq id
d (Tabc dq iabc ) dt
dq iabc R Tabc dq iabc Tabc dq Vabc L Tabc
q
d
a
c
Tabc dq
b
udq Tabc dq uabc ?
udq Tabc dq uabc 3 U max 2 0
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仿真验证：dq_coodinates
dq坐标变换矩阵的导数
2 2 sin sin( ) sin( t t t ) 2 3 3 2 2 3 cos t cos(t ) cos(t ) 3 3
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AB、BC、AC两桥臂回路三电压方程
dia dib ua Ria L SaVdc ub Rib L SbVdc dt dt dic uc Ric L ScVdc dt
ia ib ic 0
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Modeling and Simulation of Power Electronics System
uabc
dia L dt u a R ia Va dib V ub L R ib b dt uc R ic Vc di L c dt
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有源逆变与无源逆变

无源逆变：
把直流电能变换到交流电能，再直接向非电 源负载供电的逆变电路

有源逆变：
在逆变电路中，把直流电能经过直-交变换， 向交流电源反馈能量的变换装置
6
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有源逆变与无源逆变
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有源逆变与无源逆变
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有源逆变与无源逆变
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diabc udq Tabc dq uabc L Tabc dq R Tabc dq iabc Tabc dq Vabc dt d (Tabc dq iabc ) diabc dq iabc 因为 Tabc dq Tabc dt dt d (Tabc dq iabc ) dq iabc R Tabc dq iabc Tabc dq Vabc udq L L Tabc dt