07旋转坐标变换同步与PWM整流器
基于重复控制方法的三相P WM整流器控制策略研究
基于重复控制方法的三相P WM整流器控制策略研究高学军;李克成;佘小莉【摘要】According to the problem that PI control method can hardly restrain the periodic interference,repetitive control method have been introduced to the control of three-phase PWM rectifier.Through the combination of the PI con-trol method and the repetitive control method,not only the stable precision of the system can be improve,but also the dy-namic performance can be balanced.The method can effectively restrain the effect of the periodic interference to the input current and DC voltage.The paper introduces the method of the combination of the PI control method and the repetitive control method in detail,and the improvement of steady-state performance of the system have been verified by the simula-tion.%针对PI控制存在的对周期性扰动抑制能力差的问题，提出了在 PI控制的三相 PWM整流器三闭环控制系统中引入重复控制的方法。
PWM整流器的仿真与分析毕业论文
本科毕业设计论文题目 PWM整流器仿真与分析毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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【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。
PWM整流器分类介绍
工作原理：
• 在系统瞬时功率不变的前提下，将三相静止坐标系下 的整流桥相电压变换到两相静止坐标系下（即3/2变 换），用一个模为2Uo/3的空间电压矢量在复平面上表 示出来。 • 由于三相VSR开关是双电平控制，电压矢量只有2*2*2 = 8种，其中Uo (0 ，0，0)、U7 (1, 1,1) 为零矢量， 其余6个非零矢量对称均匀分布在复平面上。在每个开 关周期中对任何给定空间电压矢量U均可用相邻两个有 效开关矢量和零矢量来等效。 • 在一个载波周期内，开关管的导通总是以零矢量开始 并以零矢量结束。
•
因此，为了实现整流器输出直流电流的恒定和输入端 接近单位功率因数，三相电流型PWM整流器的控制实际 上是一个双环控制系统。
• 外环是直流电流控制环，其目的一般是保持 的恒定。 在直流电流环中，采样的直流电流与给定值进行比较， 产生的误差经过PI调节后，输出作为整流器的网侧电 流峰值指令， ，将 与同步信号(单位幅值正弦波) 相乘，作为网侧电流指令信号 ，由 及 组成交流 电流控制环，其目的是要求网侧电流 跟踪给定电 流 ，也即实现了网侧电流对网侧电压的相位跟踪。
3 .PWM整流器的分类
• （1）按输出滤波方式分为：电压型和电流型； 电流型PWM整流器输出端采用串联滤波电感以维持输出电 流低纹波，具有近似电流源的特性。 电流型PWM整流器又称为Buck型整流器，如图2-1所示。交 流侧由L, C组成二阶低通滤波器，以滤除交流侧电流中的 开关谐波;直流侧接大电感，使直流侧电流近似为平滑的直 流。开关器件由可控器件与二极管串联组成扩以提高器件 的反向阻断能力。与电压型PWM整流器相似，电流型PWM整 流器具有四象限运行的能力.
• 以下将详细介绍: • （１）基于虚拟磁链的电压型PWM整流器直 接功率控制：
三电平PWM整流器研究
关键词：三电平 PWM 整流器 中点控制方法
数学模型空间矢量 双闭环控制
PWM 中点平衡问题 复合控制
I
ABSTRACT
In recent years, high- voltage and high-power power electronics devices have been widely used.
Compound control
III
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个 人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律效果由本人承担。
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。
三相五电平PWM电流型变流器的闭环控制策略
∽
制器的传递函数，墨＇ｗＭ为ＰＷＭ比例增益，ｍ为调 当系统处于稳定状态时，可以认为直流侧电动 势％恒定，忽略其对控制系统的动态影响，此时图 ４简化为图５。
采用典型ＩＩ型系统设计，中频宽和ｈ＝５，电流外
Ｌ驴蕊（ｍ剖．㈣
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ｆ’：ＩＯＲＣ一生
第２２卷增刊１
颜湘武等三相五电平ＰＷＭ电流型变流器的闭环控制策略
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五电平
电流型变流器
双闭环控制
ＰＷＭ
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１
引言
随着全球对能源需求的增长以及人们对环境
与普通的两电平ＰＷＭ变流器［１－２１相比，多电平 ＰＷＭ变流器具有输出功率大、等效开关频率高、 输入输出谐波小、动态响应快、传输频带宽、电磁 兼容性好等特性［２１。本文应用了一种新型电流型五 电平变流器拓扑结构，建立了三相五电平电流型 ＰＷＭ变流器在ｄｑＯ同步坐标系下的控制模型，其 特点是稳态时所有交流量均转化为直流量，即将对 交流电流的跟踪问题转换为对直流量的调节问题， 从而简化了控制系统特性分析及设计。在此基础上 得出控制规律，经过坐标系ｄｑ０到坐标系ａｂｃ反变 换，由ＰＷＭ信号发生电路得到变流器各桥臂的驱 动脉冲信号。通过ＰＳＩＭ仿真，验证了本文采用的 控制方法不受系统参数的限制，适合线性和非线性 系统，实现了对直流侧电流的控制，减少了交流侧
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PWM整流器设计与仿真(精)
1 绪论随着功率半导体器件技术的进步，电力电子变流装置技术得到了快速发展，出现了以脉宽调制（PWM）控制为基础的各种变流装置，如变频器、逆变电源，高频开关电源以及各类特种变流器等，电力电子装置在国民经济各领域取得了广泛的应用，但是这些装置的使用会对电网造成严重的谐波污染问题。
传统的整流方式会无论是二极管不控整流还是晶闸管相控整流电路能量均不能双向传递，不仅降低能源的利用率还会增加一定的污染，主要缺点是：1）无功功率的增加造成了装置功率因素降低，会导致损耗增加，降低电力装置的利用率等；2）谐波会引起系统内部相关器件的误动作，使得电能的计量出现误差，外部对信号产生严重干扰；3）传统的结构，能量只能单向流动，使得控制系统的能量利用率不高，不能起到节能减排的作用。
电网污染的日益严重引起了各国的高度重视，许多国家都已经制定了限制谐波的国家标准，国际电气电子工程师协会(IEEE)，国际电工委员会(IEC)和国际大电网会议(CIGRE)纷纷推出了自己的谐波标准。
国际电工学会于1988年对谐波标准IEC555-2进行了修正，欧洲制定IEC1000-3-2标准。
我国国家技术监督局也于1994年颁布了《电能质量公用电网谐》标准(GB/T 14549-93)，传统变流装置大多数已不符合这些新的标准，面临前所未有的挑战。
目前，抑制电力电子装置对电网污染的方法有两种：一是设置补偿装置。
通过对已知频率谐波进行补偿，这种方式适用于所有谐波源，但其缺点是只能对规定频率的谐波进行补偿，应用范围受限。
并且当受到电网阻抗特性或其他外界干扰，容易发生并联谐振，导致某些谐波被放大进而使滤波器过载或烧毁；而是对整流器装置本身性能进行改造，通过优化控制策略和参数设置，使网侧输入的电压和电流呈现接近于同相位的正弦波，实现单位功率因数运行即功率因数为1。
目前治理谐波和无功主要是采用功率因数校正技术(PFC技术)，由于PWM调制技术引入整流器中，使得整流器能够获得较好的直流电压并且实现网侧电流正弦化，PWM整流技术已经成为治理电网污染的主要技术手段。
pwm整流器工作原理
pwm整流器工作原理
PWM整流器是一种电子设备，用于将交流电信号转换成直流
电信号。
它基于脉冲宽度调制（PWM）的原理工作。
工作原理如下：
1. 输入信号：PWM整流器的输入是交流电信号，通常为
50Hz或60Hz的正弦波。
2. 整流：通过使用扫描开关和滤波电容，交流电信号被整流成脉冲信号。
3. PWM调制：脉冲信号的宽度通过PWM调制技术进行控制。
PWM调制器根据需要生成一个高频的方波信号，并与整流得
到的脉冲信号进行比较。
4. 控制器反馈：PWM整流器的控制器根据PWM调制器输出
的方波信号与脉冲信号的比较结果，对脉宽进行调整。
5. 输出滤波：调整后的脉冲信号通过输出滤波电路进行滤波，以去除高频噪音。
6. 输出电压：最终输出的信号是直流电信号，它的波形与PWM调制信号的调制比例成正比。
整个过程中，PWM整流器的控制器不断地监测输出电压，并
做出相应的调整，以使输出电压稳定在预设的数值。
这种控制
方式允许PWM整流器在输入电压和负载变化时保持较稳定的输出电压。
总的来说，PWM整流器通过对输入交流电信号进行整流、PWM调制和控制器反馈等步骤，将其转换成稳定的直流电信号。
三相PWM整流器
摘要随着绿色能源技术的快速发展，PWM整流器技术己成为电力电子技术研究的热点和亮点。
PWM整流器可成为用电设备或电网与其它电气设备的理想接口，因为它可以实现网侧电流正弦化和功率因数可调整。
本文首先分析了PWM整流器的基本原理，然后根据三相电压源型PWM整流器各相电压电流之间的关系和桥路的工作状态，给出系统在三相ABC坐标系和两相dq坐标系中的数学模型，利用电流反馈解耦控制，以及系统的基本控制框图。
并设计了电压环和电流环数字化PI调节器，结合理论分析和实际对其参数进行了优化整定。
关键词：三相电压型PWM整流器；数学模型；dq变换。
1 三相电压源型PWM 整流器工作原理及数学模型1.1 PWM 整流器原理1.1.1 PWM 整流电路工作原理将普通整流电路中的二极管或晶闸管换成IGBT 或MOSFET 等自关断器件，并将SPWM 技术应用于整流电路，这就形成了PWM 整流电路。
通过对PWM 整流电路的适当控制，不仅可以使输入电流非常接近正弦波，而且还可以使输入电流和电压同相位，功率PWM 整流电路由于需要较大的直流储能电感以及交流侧LC 滤波环节所导致的电流畸变、振荡等问题，使其结构和控制复杂化，从而制约了它的应用和研究。
相比之下，电压型PWM 整流电路以其结构简单，较低的损耗等优点，电压型PWM 整流电路的成功应用更现实鸭故选择电压型PWM 整流电路进行研究。
下面分别介绍单相和三相PWM 整流电路的拓扑结构和工作原理。
图1-2 单相PWM 整流电路图1-2为单相全桥PWM 整流电路，交流侧电感s L 包含外接电抗器的电感和交流电源内部电感，是电路正常工作所必需的。
电阻s R 包含外接电抗器的电阻和交流电源内部电阻。
同SPWM 逆变电路控制输出电压相类似，可在PWM 整流电路的交流输入端AB 产生一个正弦调制PWM 波AB u ，AB u 中除含有和开关频率有关的高次谐波外，不含低次谐波成分。
由于电感s L 的滤波作用，这些高次谐波电压只会使交流电流s i 产生很小的脉动。
PWM整流器
三、PWM整流器的基本原理
三、PWM整流器的基本原理
三、PWM整流器的基本原理
三、PWM整流器的基本原理
三、三相PWM整流器的数学模型
随着PWM整流器技术的发展，已设计出多种PWM整流器。尽 管种类很多，但基本的分类方法就是将PWM整流器分类成电压 源型和电流源型两大类。 相对于电流源型PWM整流器而言，电压源型PWM整流器有较 快的响应速度，且易于实现，所以目前PWM整流器一般采用电 压源型PWM整流电路。 如图2-5所示的三相VSR三线六开关主电路拓扑结构。为了论述 方便，以下把这种整流器简称三相VSR。
二、PWM整流器研究现状
现在对控制技术的研究与发展是决定PWM整流器发展的关 键因素，为了使网侧电流波形能够很好地跟踪电压波形，网侧 电流的控制显得十分重要。 电压型PWM整流器网侧电流控制策略分为两类：一类是间接 电流控制策略；另一类是目前占主要地位的直接电流控制策略 。 间接电流控制实际上就是所谓的幅相电流控制。这种控制方 案稳定性不好，电流动态响应慢，对系统参数变化敏感，因此 它已逐步被直接电流控制策略所代替。 直接电流控制相对于间接电流控制有着快速电流响应和好的 鲁棒性。具体包括：基于静止坐标的P式。 在此基础上近些年还新提出了包括无电网电压传感器、基于 虚拟磁链定向以及结合这两种方法的控制方式。
三、PWM整流器的基本原理
三、PWM整流器的基本原理
三、PWM整流器的基本原理
三、PWM整流器的基本原理
三、PWM整流器的基本原理
三、PWM整流器的基本原理
三、PWM整流器的基本原理
三、PWM整流器的基本原理
三、PWM整流器的基本原理
三、PWM整流器的基本原理
三、PWM整流器的基本原理
三相pwm整流器工作原理
三相pwm整流器工作原理三相PWM整流器是一种常见的电力电子装置，它可以将交流电转换为直流电，广泛应用于工业生产和电力系统中。
在本文中，我们将详细介绍三相PWM整流器的工作原理及其应用。
首先，让我们来了解一下三相PWM整流器的基本结构。
它由三相桥式整流器、PWM变换器和滤波器组成。
三相桥式整流器用于将输入的三相交流电转换为直流电，而PWM变换器则可以控制输出的直流电压和电流，最后通过滤波器对输出的电压进行滤波处理，使其更加稳定。
三相PWM整流器的工作原理可以简单描述为，首先，输入的三相交流电经过三相桥式整流器转换为直流电，然后通过PWM变换器对直流电进行调制，控制输出的电压和电流波形，最后经过滤波器处理后输出稳定的直流电。
整个过程中，控制系统根据输入电压和电流的变化情况，实时调节PWM变换器的工作状态，以实现对输出电压和电流的精确控制。
三相PWM整流器具有许多优点，首先它可以实现高效率的电能转换，减少能源损耗；其次，它可以实现精确的电压和电流控制，满足不同工业生产和电力系统的需求；此外，它还具有体积小、重量轻、响应速度快等优点，适用于各种环境和场合。
在实际应用中，三相PWM整流器被广泛应用于工业变频调速、电力系统的无功补偿、电动汽车充电桩等领域。
通过对输入电压和电流的精确控制，它可以实现高效、稳定的电能转换，提高设备的运行效率，减少能源浪费，降低生产成本，对于提高工业生产和电力系统的整体效率具有重要意义。
总之，三相PWM整流器作为一种重要的电力电子装置，具有广泛的应用前景和重要的意义。
通过对其工作原理的深入了解，可以更好地应用于实际生产和工程项目中，为提高能源利用率、降低能源消耗、保护环境做出贡献。
希望本文对您对三相PWM整流器有所帮助，谢谢阅读！。
三相pwm整流器工作原理
三相pwm整流器工作原理三相PWM整流器是一种常见的电力电子器件，用于将交流电转换为直流电。
它的工作原理是通过PWM技术对三相交流电进行控制，实现对输出直流电的调节和控制。
我们需要了解什么是PWM技术。
PWM全称为Pulse Width Modulation，即脉宽调制技术。
它利用了脉冲信号的高低电平和脉冲宽度之间的关系，通过改变脉冲的宽度来控制输出电压或电流的大小。
在三相PWM整流器中，PWM技术被应用于控制交流电的整流过程。
三相PWM整流器由三个桥式整流电路组成，分别对应着三相交流电的三个相。
每个桥式整流电路由两个开关管组成，分别为上桥臂和下桥臂。
开关管的导通与非导通控制由PWM信号来实现，通过改变开关管的导通时间来控制输出直流电的大小。
在工作过程中，三相交流电经过三个桥式整流电路后，经过滤波电路得到了平滑的直流电。
PWM控制器会对三个桥式整流电路中的开关管进行控制，根据输入的控制信号和反馈信号来调整开关管的导通时间，从而控制输出直流电的电压和电流。
具体地说，PWM控制器会根据输入的控制信号生成相应的PWM 信号。
PWM信号的频率通常很高，一般在几十kHz或者更高，这样可以减小输出的脉动电压。
而PWM信号的占空比则决定了开关管导通的时间比例。
占空比越大，开关管导通的时间越长，输出直流电的电压和电流越大；占空比越小，开关管导通的时间越短，输出直流电的电压和电流越小。
三相PWM整流器的优势在于其输出电压和电流的可调性和稳定性。
通过控制PWM信号的占空比，可以精确地控制输出直流电的大小，满足各种应用场景的需求。
而且，PWM技术可以提供较高的效率，减少能量的损耗。
总结起来，三相PWM整流器通过PWM技术对三相交流电进行控制，实现了对输出直流电的调节和控制。
它由三个桥式整流电路组成，通过改变开关管的导通时间来控制输出直流电的大小。
通过控制PWM信号的频率和占空比，可以精确地控制输出直流电的电压和电流。
三相电压型PWM整流器及其控制的设计_毕业论文 精品
华东交通大学理工学院Institute of Technology.East China Jiaotong University毕业论文Graduation Thesis（2009 —2013 年）题目：三相电压型PWM整流器及其控制的设计分院：电气与信息工程分院专业：电气工程及其自动化1摘要传统的二极管不可控整流器和晶闸管半控整流器输出的直流电压存在不同程度的波动，需要体积庞大的滤波装置、电网电流畸变率大、谐波含量大等缺点。
直流电压波动太大给负载带来了不良影响、滤波装置体积庞大会导致整流器笨重并且设备占地面积增大、电网电力畸变率大谐波含量高从而需要无功补偿装置，这些都增大了传统整流器的设计与运行成本。
本文从实际出发，首先介绍了三相电压型PWM整流器的发展史，电路的拓扑结构，以及电路的控制策略。
深入的研究了PWM整流器的数学模型，得到了一些有用的结论，重点研究了PWM整流器的控制策略，即SVPWM调制策略，设计了相应的控制器。
在MATLAB中搭建了仿真模型，仿真结果表明了所建立的控制系统是有效的，能够稳定三相电压型PWM整流器直流侧的直流电压，在负载突变后，也能很好的调节的直流电压保持不变，并且电网电流与电压同相，实现了单位功率因数运行。
关键字：PWM整流；SVPWM调制；仿真；单位功率因数AbstractTraditional controlled rectifier diode and thyristor half controlled rectifier output of the DC voltage varying degrees of volatility, the need for bulky filtering device, grid current distortion, harmonic content and other shortcomings. DC voltage is too volatile to the load brought adverse effects the filtering device bulky lead to rectifier bulky and equipment covers an area of increased, Power Grid distortion rate of high harmonic content and reactive power compensation device, which are increased conventional rectifier design and operating costs.From reality, this paper first introduces the history of the development of the three-phase voltage-type PWM rectifier circuit topology, and circuit control strategy. In-depth study of the mathematical model of PWM rectifier, got some useful conclusions, focus on the PWM rectifier control strategy, SVPWM modulation strategy, design the controller. In MATLAB to build a simulation model, the simulation results show that the established control systems are effective, stable three-phase voltage-type PWM rectifier DC side DC voltage, load mutation, can be well regulated DC voltage remains unchanged and the same phase of the grid current and voltage, to achieve unity power factor operation.Key words: PWM rectifier; SVPWM modulation; simulation; unity power factor3目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)目录 (3)第1章绪论 (1)1.1 课题的研究背景与意义 (1)1.1.1 谐波的危害和抑制 (1)1.1.2 功率因数校正技术 (2)1.2 PWM整流器国内外研究现状 (2)1.2.1 PWM整流器的分析与建模 (3)1.2.2 三相PWM整流器控制技术的研究 (3)1.2.3 PWM整流器拓扑结构的研究 (3)1.2.4 PWM整流器系统控制策略的研究 (3)1.3 电压型PWM整流器的控制技术 (4)1.4 本文的主要研究内容和重点 (4)第2章三相PWM整流器的原理及其数学模型 (5)2.1 PWM整流器的基本原理 (5)2.1.1 三相PWM整流器拓扑结构 (5)2.2.1 ABC静止坐标系下的低频数学模型 (7)2.2.2 两相坐标系下的低频数学模型 (9)2.2.3 PWM整流器高频通用数学模型 (11)2.2.4 两相dq坐标系的PWM整流器高频数学模型 (14)第3章三相电压型PWM整流器的控制 (17)3.1电压型PWM整理器的电压空间矢量控制技术 (17)3.2 SVPWM算法在MATLAB中的实现 (17)3.2.1 参考电压矢量所在扇区N的判断 (18)3.2.2 不同扇区两相邻电压空间矢量的作用时间 (22)第4章三相电压型PWM整流器的建模和仿真 (25)4.1 三相VSR直流电压控制 (25)4.2PWM整流器整体仿真 (27)第五章结论与展望 (29)参考文献 (30)第1章绪论1.1 课题的研究背景与意义近十几年来，随着电力电子装置的谐波污染受到愈来愈广泛的重视，随着用电设备谐波标准和电机系统节能工程的推广实施，必将会很大程度上促进对PWM 整流器的发展。
PWM整流器在静止坐标系下的准直接功率控制
+ iβ Sβ
) − iL
(6)
相应的复频域模型如图 2 所示。
1 iα eα + − Ls + r
uα
Sα
3 idc
1
+ + 2 + − Cs
Udc
iL
Sβ
uβ
+ − 1 iβ
eβ
Ls + r
图 2 PWM 整流器在两相静止坐标系下的数学模型 Fig. 2 Mathematical model of PWM rectifier in two-phase stationary frame
⎡ua ⎤ ⎡ 2 / 3 −1/ 3 −1/ 3⎤ ⎡Sa ⎤
⎢⎢ub
⎥ ⎥
=
⎢⎢−1/
3
2/3
−1/
3⎥⎥
⎢ ⎢
Sb
⎥ ⎥
U
dc
(2)
⎢⎣uc ⎥⎦ ⎢⎣−1/ 3 −1/ 3 2 / 3 ⎥⎦ ⎢⎣Sc ⎥⎦
式中 Si (i = a,b,c)表示三相桥臂的开关状态。Si = 1 表
示对应相桥臂的上桥臂导通而下桥臂关断，Si = 0
图 1 所示为三相电压型 PWM 整流器的一般电 路拓扑。其中，ea、eb、ec 为电网三相电压；ia、ib、 ic 为三相输入电流；iL 为负载电流；L 为输入滤波 电感；r 为滤波电感的等效内阻；ua、ub、uc (ui = uiN + uNn, i = a,b,c)为 PWM 整流器三相桥臂的输入端 相对电网中性点的电压，Udc 为直流母线电压。PWM 整流器在 abc 静止坐标系下的状态方程[13]可表示为
本文首先分析 PWM 整流器在两相静止坐标系 下的数学模型以及瞬时功率。基于谐振控制器提出 PWM 整流器新型的准直接功率控制方法，并对采 用谐振控制器时电流内环和电压外环的参数设计 进行分析，提出控制器参数设计方法。最后，仿真 和实验验证本文方法的正确性和有效性。
PWM整流器
Cdd utdcsaiasbibscicudcR LeL
id ciasaibsbicsc
四、三相PWM整流器数学模型
LdditaRiaea(vaNvNO)
vaN udcsa
Ld ditaRiaea(udcsavN0) 三相平衡则
Ri
u
C
du dc dt
3 2 (i s
i
s
)
u dc RL
四、三相PWM整流器数学模型
三相VSR在同步旋转坐标系下的数学模型
根据同步旋转变换矩阵，把两相静止坐标系变换到两相 同步旋转坐标系：
L
diq dt
Ri q
Li d
ud
L
did dt
ed
Ri d
Li q u q
四、三相PWM整流器数学模型
Ldik
dt
Rik
ek
udcsk
1 3
sj
ja,b,c
Cddudtc
iksk
ka,b,c
udc RL
R
0
0
( sa
1 3
k a ,b,c
sk
)
Z X A X B EA
0
R
0
( sb
1 3
k a ,b,c
sk
)
0
0
R
(sc
1 3
直流侧电容可滤除直流电流中高次谐波分量，直流分量流 向负载侧，减少直流侧纹波，从而使交流侧电流正弦化，提高 功率因数。
三、PWM整流器工作原理
这说明PWM整流电路可实现能量正反两方向流动，即 既可以运行在整流状态，从交流侧向直流侧输送能量；
PWM整流器分类介绍
工作原理：
• 在系统瞬时功率不变的前提下，将三相静止坐标系下 的整流桥相电压变换到两相静止坐标系下（即3/2变 换），用一个模为2Uo/3的空间电压矢量在复平面上表 示出来。 • 由于三相VSR开关是双电平控制，电压矢量只有2*2*2 = 8种，其中Uo (0 ，0，0)、U7 (1, 1,1) 为零矢量， 其余6个非零矢量对称均匀分布在复平面上。在每个开 关周期中对任何给定空间电压矢量U均可用相邻两个有 效开关矢量和零矢量来等效。 • 在一个载波周期内，开关管的导通总是以零矢量开始 并以零矢量结束。
•
因此，为了实现整流器输出直流电流的恒定和输入端 接近单位功率因数，三相电流型PWM整流器的控制实际 上是一个双环控制系统。
• 外环是直流电流控制环，其目的一般是保持 的恒定。 在直流电流环中，采样的直流电流与给定值进行比较， 产生的误差经过PI调节后，输出作为整流器的网侧电 流峰值指令， ，将 与同步信号(单位幅值正弦波) 相乘，作为网侧电流指令信号 ，由 及 组成交流 电流控制环，其目的是要求网侧电流 跟踪给定电 流 ，也即实现了网侧电流对网侧电压的相位跟踪。
• 不知之处： • 由于需要较大的直流储能电感，以及交流侧LC滤波环节所 致的电流畸变、振荡等问题，使其电路结构和控制相对复 杂，从而制约了电流型电路的应用和研究。
• 电流型PWM整流器结构图：
电压型PWM整流器
• 电压型PWM整流器是以输出端 并联滤波电容 以维持输出 电压低纹波，具有近似电压源的特性。由于其电路结构简 单，便于控制，响应速度快，目前研究及实际应用较多的 是电压型电路。
• （5）谐波会引起电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而 使谐波放大，谐波引起的危害倍增，甚至引起严重事故；
• 提高功率因数、抑制和消除谐波已成为电力电子技术中的 重大课题，其中PWM整流器现在已经成为大家关注的焦点。
PWM整流器是什么？及PWM整流器控制原理
PWM整流器是什么？及PWM整流器控制原理电子元器件是推动国民经济发展的重要因素之一，然而在这个电子科技技术日新月异的时代，消费者对电子类的产品需求更是呈现出的多元化发展趋势，同时产品对电子元器件的性能有了更高的要求。
而作为被广泛应用的PWM整流器也不例外。
那么什么是PWM整流器？及PWM整流器控制原理是什么？华强北IC代购网为你一一解答。
PWM整流器是什么随着功率半导体开关器件技术的进步，电力电子变流装置得到飞速的发展，从而衍生出了以脉宽调制（PWM）为基础的各类变流装置，例如变频器、逆变电源、高频开关电源等。
经过几十年的研究与发展，PWM整流器技术已日趋成熟。
根据其能量是否可双向流动从而派生出可逆PWM整流器和不可逆PWM整流器；而其拓扑结构从最初的单向、三相电路发展到多相组合以及多电平拓扑电路；在控制开关方面，软开关调制逐渐开始代替单纯的硬开关调制；其功率等级从千瓦级发展到兆瓦级。
PWM整流器基本控制原理PWM整流器的控制目标有两个：一是使直流侧输出电压稳定；二是使交流侧输入功率因数为1或可控。
为了方便大家查阅，华强北IC代购网对PWM整流器基本控制原理归纳出以下几点：1、直接电流控制依据PWM整流器的动态方程，直接电流可对瞬时电流的波形进行高精度的控制，具有很好的动态性能，并且能够有效的防止过载和实现过流保护。
另一方面，直接电流控制对PWM整流器的控制都是采用双向闭环控制，通过直流母线电压的调节得到交流电流的电值，从而达到减小误差和产生调制的作用。
优点：良好的动态性能、高精度、低误差。
2、间接电流控制间接电流控制也成为幅相控制，通过控制整流桥交流侧击波电压的幅度值达到控制输入PWM整流器电流的目的。
与直接电流控制不一样，间接电流控制是通过开环实现对输入电流进行控制。
优点：成本低、结构简单；缺点：较大电流超调、电流震荡剧烈。
3、预测电流控制预测电流控制其本质就是采用模型误差反馈校正，根据PWM整流器实际电流的误差和电路参数等信息，计算出合适的电压矢量。
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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
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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@ 或 mailtosunny@
Tabc dq iabc
id iq
dq iabc Tabc
26
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
5
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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
7
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有源逆变与无源逆变
8
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有源逆变与无源逆变
9
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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：
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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：
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
31
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Modeling and Simulation of Power Electronics System
Id/Iq-Based Control System
基于Id/Iq的控制系统
32
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SVPWM-based PWM Rectifier Control
33
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SVPWM-based STATCOM Control
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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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
Basic Modules for Power Electronic Applications ——PWM Rectifier Control Using Synchronous Transformation Algorithm
Zeliang Shu Department of Electronic Engineering, Southwest Jiaotong University
did L dt L iq R id Vd diq L L i R i V d q q dt
28
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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
29
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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
Modeling and Simulation of Power Electronics System
Equivalent System Circuit of PWM Rectifier
PWM整流器的系统等效电路
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三相电压源型整流器主电路
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三相电压源型整流器等效电路
14
0 关断时 其中 Sa 1 导通时
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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
dia ua Ria L S aVdc dt dib SbVdc L Rib ub dt 18
0
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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
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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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
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@
Modeling and Simulation of Power Electronics System
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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
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q
d
a
c
Tabc dq
b
udq Tabc dq uabc ?
udq Tabc dq uabc 3 U max 2 0
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dq坐标变换矩阵的导数
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