三相三线电压型PWM整流器非线性控制策略_王久和
三相电压型PWM整流器(VSR)及其控制策略的..._图文(精)
ｗｈｉｃｈｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｌｒｅｃｔｉｆｉｅｒ，ｄｉｏｄｅ－ｂｒｉｄｇｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒｌａｒｇｅｌｙｕｓｅｄｔｏｏｒｐｈａｓｅ．ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｒｅｃｔｉｆｉｅｒ，ａｒｅｐｒｏｖｉｄｅｄｏｓｏｕｒｃｅｆｏｒｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｒｓ，ＣａＵＳｅｔｈｅｓｅｒｉｏｕｓｈａｒｍｏｎｉｃｐｒｏｂｌｅｍｏｆｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙ，ｌｏｗｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒ，ａｎｄｔｏｉｎｐｕｔｓｉｄｅ，ｅｖｅｎｉｆｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｌｏａｄｓ，ｉｎｐｕｔＣａｎ’ｔｆｅｅｄｂａｃｋｐｏｗｅｒｃｕｒｒｅｎｔｉｓｎ’ｔｓｉｎｕｓｏｉｄａｌｗａｖｅｆｏｒｍａｎｄｔｈｅｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒｉｓｎ’ｔｕｐ
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＴｈｒｅｅ－・ｐｈａｓｅＶｏｌｔａｇｅＰＷＭＲｅｃｔｉｆｉｅｒａｎｄＴｈｅ
ＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａｔｅｇｉｅｓ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｗｉｔｈｔｈｅｓｅｒｉｏｕｓｐｒｏｂｌｅｍｏｆｈａｒｍｏｎｉｃｓｐｏｌｌｕｔｉｏｎｔｏｔｈｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ，ａｓｗｅｌｌ勰ｔｈｅｎｅｅｄｏｆｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＡＣｄｒｉｖｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒｓｈａｖｅｂｅｅｎ弱ａｃｔｉｖｅｒｅｓｅａｒｃｈｔｏｐｉｃｉｎｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＰＷＭｔｏｒｅｃｅｎｔｌｙ．ｄｕｅｔｈｅｖｉｒｔｕｅｓ，ｓｕｃｈａｓｓｉｎｕｓｏｉｄａｌｉｎｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔｓ，ｕｎｉｔｙｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒ，ｓｔｅａｄｙｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅ，ｇｏｏｄｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄｂｉｎ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｅｎｅｒｇｙｆｌｏｗ．
接着，论文结合瞬时无功功率理论和交流电机理论中矢量控制，提出了ＰＷＭ整流器的电压空间矢量控制，详细的分析其具体实现，并进行了基于Ｍａｔｌａｂ中的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的仿真研究，仿真结果验证了该控制方法的可行性。文章的最后对滞环电流和电压空间矢量这两种控制方法进行了对比比
三相电压型PWM整流器的双闭环控制系统仿真
三相电压型PWM整流器的双闭环控制系统仿真武晓春;田玖婷;王贞【摘要】根据三相电压型PWM整流器的拓扑结构,在三相静止坐标系以及同步旋转dq坐标系下建立三相电压型PWM整流器的数学模型,并进行耦合分析,通过电压前馈解耦控制解决控制器的耦合问题.PWM整流器控制系统采用电压外环电流内环的双闭环控制进行分析和设计,调节器采用PI调节,开关的调制方式选用空间电压矢量脉宽调制(SVPWM).在Matlab下搭建了该控制系统的仿真模型,仿真实验证明了所设计的控制系统可以保持恒定的电压输出,具有很好的抗扰性能.%According to the topology of three-phase voltage source PWM rectifier,the mathematical model of three phase voltage source PWM rectifier has been established in synchronous dq coordinates,and coupling of three-phase voltage source PWM rectifier is analyzed.The coupled problem of rectifier is solved by the voltage feed-forward decoupling control.The voltage outer loop and current inner loop of double closed-loop are introduced to analyze and design the PWM rectifier control system,and PI regulator is adopted.The voltage space vector PWM is introduced in modulation of the switch.Simulation results show that the designed control system can keep a constant voltage output and have good anti-interference performance.【期刊名称】《兰州交通大学学报》【年(卷),期】2017(036)003【总页数】6页(P70-75)【关键词】三相电压型PWM整流器;空间矢量脉宽调制;双闭环控制;PI调节器【作者】武晓春;田玖婷;王贞【作者单位】兰州交通大学自动化与电气工程学院,甘肃兰州 730070;兰州交通大学自动化与电气工程学院,甘肃兰州 730070;通号(北京)轨道工业集团有限公司,北京 102600【正文语种】中文【中图分类】TM46随着电力电子技术的发展，各种结构形式的电力电子变压器相继出现.在众多变压器中，三相电压型PWM整流器(VSR)因其功率因数可控且能达到1，能量可实现双向流动，输出侧可获得较为稳定的直流电压等优点[1]，在工程实际中得到越来越广泛的应用.文献[2]将电压、电流双环控制应用到PWM整流器控制中，对PI调节器参数设计进行了相关推导.文献[3]应用了反馈线性化理论对整流器进行设计，虽然能实现瞬时功率解耦控制，但控制器对参数变化敏感，控制效果仍不理想.文献[4]提出一种直接功率控制的新调制方法，计算速度得到改善，但存在无功失调控制区，控制仍存在不足.文献[5]论述了静止坐标系下的一种准直接功率控制方法，电流能迅速跟踪给定值.文献[6]采用的是功率解耦控制方法，采用功率内环电压平方外环的控制策略.文献[7]采用了一种基于Lyapunov稳定性理论的控制方法，使系统能大范围保持稳定，但系统比较复杂.本文在参考各种控制策略的基础上，在推导出三相电压型VSR的状态方程的同时，应用电压前馈解耦控制解决控制器耦合问题，开关调制方式采用电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)，对PWM整流器的双闭环控制系统进行了仿真验证，选取合理的仿真参数，验证了控制策略的可行性. 本文在考虑三相电压型整流器(VSR)较电流型整流器优势的基础上，选择三相电压型PWM整流器进行控制，其拓扑结构如图1所示.ea、eb、ec为A、B、C三相对称电源相电压值，ua、ub、uc为整流器三个桥臂的输入端相对于电网中性点电压，ia、ib、ic为三相输入相电流.L为滤波电感，RL 为滤波电感的等效电阻.T1～T6为具有自关断能力的开关管，可以为IGBT，GTO 等，C为整流器输出侧电容值，所加负载用R′代表.根据基尔霍夫电压定律，由图1可得整流器在abc静止坐标系下的微分方程式[8]: 对于整流桥部分，上下桥臂不能同时导通，上桥臂开关导通时，下桥臂关断.开关等效电阻为Rs，令R=Rs+RL为线路总电阻，引入开关变量d，ukN=dkudc，uk=ukN+vNO，k=a,b,c，微分方程(1)可写为式(2).其中:d=1，开关导通；d=0，开关断开；udc为直流侧输出电压；vNO为下桥臂点N与电源中性点O之间的电压.若系统无中性线，则可得式(3).联立式(2)、(3)得将式(4)代入式(2)可得根据基尔霍夫电压定律，直流侧表达式如式(6).结合式(5)、式(6)得到三相电压型整流器在三相abc静止坐标系下以直流电压和交流电压为变量的数学模型如式(7).1.1 耦合分析利用abc/dq同步旋转坐标变换可得式(1)在dq坐标系下整流器电流环频域的表达式如式(8).其中：ω为电网电压的同步角速度；ed、eq为两相旋转坐标系下的电源电压d、q轴分量；ud、uq为整流桥交流侧电压d、q轴分量；id、iq为交流侧电流d、q轴分量.由式(8)可知：影响整流器的因素有输入电压ud、uq；交叉耦合电压ωLid、ωLiq；电源电压波动.1.2 解耦控制将d轴定向于电压空间矢量上，则q轴分量为零.设E为电源相电压的峰值，则令ed=E，eq=0，代入式(8)得对整流器进行电压前馈解耦控制[9]，忽略开关的高频特性，控制器采用PI调节，调节器的设计如式(10).双闭环控制解耦控制框图如图2所示，为电压外环整流器输出电压给定值；udc为整流器直流侧实际电压值.1.3 PI调节器参数整定1.3.1 电流内环控制系统设计电流内环按照典型I型系统整定[10-11]，忽略电源扰动的电流内环的结构框图如图3.经过化简，电流内环按照典型I型系统设计的开环传递函数如式(11).根据，得到PI参数的计算公式如式(12).1.3.2 电压外环控制系统设计电源基波频率为50 Hz，当开关频率远高于50 Hz时，忽略开关函数的高频谐波分量，只考虑开关函数的低频分量.由于电压外环整定主要目标是直流侧电压恒定，故在进行控制系统设计时系统要有很好的抗扰性能，应该按照典型Ⅱ型系统对电压环进行PI参数整定.三相VSR的电压环简化结构如图4所示，由此可得电压外环的开环传递函数如式(13)..hV为中频宽，hv=Tv/Tev，则，这里选取中频宽hv=5，电压环的参数计算式如式(14).PWM整流器采用SVPWM进行调制，SVPWM较SPWM具有更高的电压利用率.6个基本矢量以及矢量合成如图5所示.6个有效基本电压矢量互差60°，将平面平均分成6个扇区，矢量作用顺序按逆时针进行.通过控制网侧电压ud、uq达到网侧电流跟随电网电压的目的，从而实现单位功率因数控制.2.1 空间矢量合成以扇区1为例，矢量合成时，选择按V0均匀分布在矢量的起点和终点上，依次由V1、V2、V1合成[12]，扇区开关函数波形如图6所示.开关周期Ts、相邻矢量V2、V1及零矢量V0、V7作用时间关系为Ts=T1+T2+T0.则合成电压矢量可表示为式(15).矢量作用时间表达式如式(16)，其他时间分布在零矢量上.2.2 占空比计算设D1、D2为相邻两个基本空间电压矢量V1,V2在一个开关周期的占空比，设相电压峰值的最大值为，以该值作为电压基准值，则基本空间电压矢量的标幺值为式(17).为标幺值在Re、Im轴的两个指令电压，则求解D1、D2，可得式(19).分别计算6个扇区的占空比，可以得到矩阵D=A·U关系，其中：.2.3 扇区判断在计算合成矢量所在扇区时，将进行2s/3r坐标变换如式(20).扇区判断模块如图7所示.图7中N代表扇区；switch代表逻辑判断模块的输出值，如果变换量满足下列条件：if uref1>0,switch=1,else switch=0,if uref2>0,switch1=1,else switch1=0,if uref3>0,switch2=1,else switch2=0,所在扇区N=4×switch2+2×switch1+switch.综合以上分析，在进行仿真验证时，设置仿真参数：三相电源相电压峰值为311 V，额定电网频率50 Hz，直流侧参考电压为uref=600 V，交流侧电感为L=2 mH，电阻值RL=0.5 Ω，直流侧电容为C=4 700 μF，负载阻值R′=10 Ω，开关频率为5 000 Hz，并入负载值R=10 Ω.根据前文的PI参数计算公式，电流内环PI参数整定为：KiP=9.6，KiI=28.8；电压外环PI参数整定为：KvP=1，KvI=26.直流侧参考电压uref=600 V，图8是整流器负载阻值R′=10 Ω直流侧输出电压、电流波形.实线代表电压变化，虚线代表电流.图9是A相电压和电流波形.从图8可以看出，经过PI调节，0.02 s以后，电压输出值稳定在600 V，电流值为60 A.从图9可以看出，系统稳定后A相电压和电流同相位，可以实现单位功率因数整流.d轴电流跟随给定电流的变化如图10所示，0.02 s后，d轴输出电流60 A，由于所加负载为阻性负载R′=10 Ω，电流输出与期望值相同.图11为d轴经PI调节器调节电流波形，0.02 s调节器达到稳定，输出在0附近小范围波动.图12为q轴实际电流与给定电流的输出波形，由于q轴给定值为0，0.02 s后系统达到平衡，q轴输出平均电流值为零.图13为0.2 s时并上R=10 Ω电阻时A相电压和电流波形，直流侧电压和电流波形如图14所示.由图13可知，0.2 s加入负载扰动，扰动发生0.1 s后，系统重新达到稳定值，A相电压和电流重新达到同相位.由图14可知则0.3 s系统达到新的稳定状态，稳定时系统直流侧输出电压值仍可达到600 V，电流输出120 A，可见该控制系统就有很好的抗扰性能.本文对三相电压型整流器工作原理进行分析，建立了三相VSR的数学模型，并进行了耦合分析.整流器采用PI调节，对PI调节器参数进行整定，开关调制采用SVPWM调制方式.基于Matlab软件搭建了系统仿真模型，仿真结果表明，所设计的双闭环控制系统能输出恒定的直流电压，对负载扰动有很好的抑制作用，同时对PWM整流器在其他控制方法的研究上有一定的参考作用.【相关文献】[1] 刘凤君.现代整流技术及应用实[M].北京:电子工业出版社,2013:193-212.[2] 张晓东,王兵树,张军伟.PWM整流器的双闭环控制系统设计与仿真研究[J].电测与仪表,2009,46(517):73-76.[3] 于佳丽,梁燕,万健如.三相电压型PWM整流器解耦控制研究[J].电源学报,2015,13(4):15-23.[4] 接峰,黄进.三相PWM整流器直接功率控制的新调制方法[J].电力电子技术,2006,40(4):9-11.[5] 李子欣,李耀华.PWM整流器在静止坐标系下的准直接功率控制[J].中国电机工程学报,2010,3(9):47-54.[6] 王久和,尹虹仁.采用功率内环和电压平方外环的电压型PWM整流器[J].北京科技大学学报,2008,30 (1):90-95.[7] KOMURCUGIL H,KUKRER O.Lyapunov-based control for three-phase PWM AC/DC voltage-source converters[J].IEEE Transactions on Power Electronics,1998,5(13):801-813.[8] LARRINAGA S A,VIDAL M A R,OYARBIDE E,et al.Predictive control strategy for DC/AC converters based on direct power control[J].IEEE Transaction on Industrial Electronics,2007,54(11):78-84.[9] 郑忠久,李国峰.基于dq变换的三相VSR的研究[J].电源学报,2011(2):39-44.[10] 陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社,2003:101-103.[11] 赵峰,刘鹏飞.双馈风力发电机网侧整流器研究[J].兰州交通大学学报,2009,28(3):74-78.[12] 张兴,张崇巍.PWM整流器及其控制[M].北京:机械工业出版社,2012:186-189.。
三相四线电压型PWM整流器混合无源控制_王久和
PWM 整流器主电路如图 1 所示。为建立数学 模型，假设如下：①开关管为理想开关；②电源平 衡、三相滤波电感参数相同；③电容器无等效串联 电阻，且 Cd1= Cd2=Cd。图 1 中 S a 、 Sb、 S c 为整流器 开关管的驱动开关函数， S j 定义为单极性二值逻辑 开关函数： S j ( j =a、 b 、 c) = 1 （上桥臂导通，下桥 臂关断） ， S j = 0 （下桥臂导通，上桥臂关断） 。
0 L 0 J 0 S d
L 0 0 0 Sq
0 0 0 3 2 S0
0 0 3 2 0 0
Sd Sq ud uq S0 ； u = u0 ； 0 0 0 0
1
王
勉
2
北京
2. 北京中能清源科技有限公司
北京
100084）
摘 要 建立了 三相四 线电 压型 PWM 整 流器在两 相同步 旋转 dq0 坐标系 下的 EL (EulerLagrange, EL)数学模型。根据控制目标，基于 PWM 整流器的 EL 模型，结合 PI 控制器设计了混 合无源控制器。为实现误差能量函数快速收敛到期望平衡点，采用了阻尼注入方法设计了无源控 制器；进而确定出 dq0 坐标系下所需的开关函数。由于无源控制器是在保证 PWM 整流器稳定的 前提下，由阻尼注入和 PI 控制器参数的大小调节 PWM 整流器的动态和静态性能，具有易于调试 和工程实现的特点。电网平衡和不平衡情况下仿真表明了三相四线电压型 PWM 整流器混合无源 控制器应用的可行性。 关键词： 电压型 PWM 整流器 混合无源控制器 存储函数 注入阻尼 PI 控制器 中图分类号： TM461
u DC 按 u DC 3U m 确定，U m 为电源相电压幅值。 * 直接由直流侧电压及负载 由式（ 5 ）可知， i d
三相PWM整流器控制策略的研究与实现
三相PWM整流器控制策略的探究与实现专业品质权威编制人：______________审核人：______________审批人：______________编制单位：____________编制时间：____________序言下载提示：该文档是本团队精心编制而成，期望大家下载或复制使用后，能够解决实际问题。
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基于无源性的三相电压型PWM整流器解耦控制策略[发明专利]
![基于无源性的三相电压型PWM整流器解耦控制策略[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/9a38dc20aa00b52acec7cada.png)
专利名称：基于无源性的三相电压型PWM整流器解耦控制策略
专利类型：发明专利
发明人：王久和,杨威
申请号：CN200710090157.8
申请日：20070417
公开号：CN101291119A
公开日：
20081022
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明根据电压型PWM整流器主电路结构，建立了整流器Euler－lagrange模型，基于此模型和系统的无源性，在滤波电感器时间常数和直流侧电容时间常数相等的条件下，提出了将系统解耦且变为线性系统的控制策略。
按该策略构成的基于无源性的三相电压型PWM整流器解耦控制系统如附图所示。
根据该控制策略构成新的整流器控制系统，具有结构简单、交流电流谐波小，单位功率因数，对负载鲁棒性强，直流电容量大大减少的优点；真正意义上实现电能“绿色变换”。
通过正常负载、过载及轻载情况下的计算机仿真，证明了基于无源性的三相电压型PWM整流器解耦控制的可行性。
申请人：北京信息工程学院
地址：100101 北京市北四环中路35号
国籍：CN
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学士论文_三相电压型 PWM 整流器原理及控制方法
学士论文_三相电压型PWM 整流器原理及控制方法摘要随着电网谐波污染问题日益严重和人们对高性能电力传动技术的需要以及绿色能源的发展，PWM整流器技术已成为电力电子技术研究的热点和亮点。
三相电压型PWM 整流器可以做到高功率因数,直流电压输出稳定,具有良好的动态性能,还可实现能量的双向流动。
因此,成为当前电力电子领域研究的热点课题之一。
论文首先以三相电压型PWM整流器的主电路拓扑结构,阐述三相电压型PWM整流器的基本工作原理并建立了三相电压型PWM整流器的数学模型；其次,介绍三相电压型PWM整流器的控制方法,深入研究三相电压型PWM整流器的空间电压矢量脉宽调制控制方法, 以TI公司的TMS320LF2407A芯片作为控制器，选用三菱公司的IPM模块进行三相电压型PWM整流器系统的硬件设计，包括主电路、检测控制电路,保护电路等；结合硬件设计的基础之上，完成相应的软件设计。
关键词PWM整流器电压空间矢量PWM（SVPWM）控制DSP Title Design of three-phase PWM Rectifier powerAbstractWith the serious problem of harmonics pollution to the power system and the need of high performance of AC drive application and the development of the green power technology，PWM rectifier has become a highlight in the field of power electronics. Three-phase PWM rectifiers have recently been an active research topic in power electronics due to more virtues, such as sinusoidal input currents, unity power factor , steady output voltage, good dynamics and bin-directional energy flow.Firstly, the thesis elaborated the basic principle of work for the PWM rectifier according to main circuit topology of three-phase voltage-type PWM rectifier, and the establishment of a three-phase voltage-type PWM rectifier model; Secondly, the thesis proposed the three-phase voltage-type PW M rectifier’s control strategy. Based on the control strategy it has studied the space voltage vector pulse width modulation control method. With TI company's TMS320LF2407A chip as controllers, choose Mitsubishi company IPM module for three-phase voltage source PWM rectifier system hardware design, including the main circuit, detection control circuit, protect circuit, etc.; Combined with the basis of hardware design, software design of complete corresponding.Keywords PWM rectifier Voltage space vector PWM (SVPWM) control DSP目录第一章绪论 (1)1.1 课题研究背景及意义 (1)1.2 国内外PWM 整流器研究发展现状 (2)1.3 本课题研究的内容 (6)1.4 本章小结 (6)第二章三相电压型PWM 整流器原理及控制方法 (7)2.1 方案论证 (7)2.1.1 微处理器的选择 (7)2.1.2 功率器件的选用 (8)2.2 三相电压型PWM整流器主电路拓扑结构 (9)2.3 PWM整流器运行的基本原理 (10)2.4 三相电压型PWM整流器的数学模型 (13)2.4.1 三相VSR一般数学模型 (13)2.4.2 dq坐标系下三相VSR数学模型 (15)2.5 三相电压型PWM整流器控制方法 (15)2.6 电压空间矢量PWM（SVPWM）控制 (17)2.6.1 SVPWM基本原理 (18)2.6.2 SVPWM的合成 (19)2.6.3 SVPWM与SPWM控制的比较 (21)2.7 本章小结 (22)第三章三相电压型PWM整流器系统硬件设计 (22)3.1 硬件系统设计 (22)3.2 主电路设计 (23)3.2.1 进线熔断器 (23)3.2.2 功率器件选型 (24)3.2.3 交流侧电感设计 (24)3.2.4 直流侧电容选取 (28)3.2.5 IPM保护及其接口电路 (29)3.3 检测控制电路设计 (31)3.3.1 过零检测电路设计 (31)3.3.2 采样调理电路设计 (32)3.3.3 温度检测电路设计 (33)3.3.4 DSP控制电路设计 (34)3.4 本章小结 (36)第四章三相电压型PWM整流器软件设计 (36)4.1 系统资源分配 (37)4.2 控制软件的构成 (38)4.2.1 主程序设计 (38)4.2.2 中断服务程序设计 (39)4.2.3 子程序设计 (41)4.3 本章小结 (43)结论 (43)致谢 (44)参考文献 (45)附录电气原理图............................................................................ 错误!未定义书签。
三相电压型PWM整流器两种控制策略的比较
三相电压型PWM整流器两种控制策略的⽐较摘要：先容了基于SVPWM三相电压型PWM整流器⽮量控制的数学模型及⼯作原理。
在此基础上，从功率因数，谐波含量及直流电压稳定性等⼏⽅⾯对不带有前馈解耦和带有前馈解耦的两种控制策略进⾏了⽐较。
结果表明，不带前馈解耦控制策略的模型固然简单，但其存在功率因数低，谐波含量⾼等缺点。
在同等条件下，仿真结果表明带有前馈解耦控制的策略具有更加优越的控制效果。
关键词：整流器;前馈解耦;⽮量控制引⾔ 早在20世纪70年代，国外就开始了PWM整流技术的研究。
从20世纪80年代后期随着全控器件的问世，采⽤全控器件实现PWM⾼频整流的研究进进⾼潮，PWM整流技术在抑制谐波及⽆功补偿⽅⾯有很强的上风，具有⽹侧电流输进接近正弦，⽹侧功率因数可控，能量双向传输，动态响应速度快等优点。
⽬前⼴泛应⽤的是基于电压定向的PWM整流器，主要采⽤电压定向⽮量控制⽅法，电压型PWM整流器要控制的变量有两个，⼀是整流器的输出电压，⼆是整流器的输进电流。
基于d，q坐标变换的⽮量控制通过对PWM整流器有功和⽆功电流的控制，达到控制输进电流的结果。
这种控制策略不仅具有直接电流控制的动态响应快，稳态性能好，⾃⾝有限流保护能⼒等优点，并且还可以消除电流稳态误差，使系统得到较好的消息态性能。
关于这⽅⾯的⼤部分⽂章只是对前馈解耦控制策略进⾏了仿真分析，但未能给出不带前馈解耦和带有前馈解耦控制的仿真⽐较。
本⽂在给出前馈解耦控制策略的基础上，分别建⽴了电压型不带前馈解耦控制和带有前馈解耦控制的PWM整流系统，通过仿真结果对两种控制策略进⾏⽐较，得出带有前馈解耦控制策略的优越性。
1 PWM整流器数学模型及⼯作原理 1.1 ⼯作原理 三相PWM整流器的电路结构如图1所⽰。
整流器交流侧输⼈电感L为滤波作⽤，且起到升⾼直流电压的作⽤，可以以为整流器交流侧电流是三相正弦电流。
输出直流侧电容C起稳压，并作为直流侧储能元件，输出呈电压源特性，稳态时直流电压保持不变。
三相混合整流器直流电压控制与能效优化策略
三相混合整流器直流电压控制与能效优化策略李萍;王久和【摘要】三相混合整流器电压控制方法通常采用传统PI控制,其控制参数依赖精确的数学模型,自适应能力差,鲁棒性低,影响整流器稳态与动态性能,对此,提出一种改进的基于二次型性能指标单神经元自适应PID算法,并结合负载电流前馈控制的混合整流器电压控制策略.该电压控制策略在带载启动、突加或突减阻感性负载,系统稳态精度和抗干扰能力优于传统PI控制策略.为提高混合整流器电能变换效率,提出了调控整流器输入电流波形,改变功率配比,达到系统损耗最小的方法实现整流器运行能效最佳.计算机仿真结果表明,所提出的电压控制策略有效,能效优化方法可行.%The traditional PI control method is generally applied in the three-phase hybrid rectifier of DC bus voltage control.The PI control parameter tuning depends on the accurate mathematical model,and the poor adaptive ability and robustness when the system is disturbed affect the steady and dynamic performance of the control system.An improved single neuron adaptive PID controller based on the quadratic performance index(QPI)learning algorithm combined with the load current feedforward control strategy is put forward to satisfy the hybrid rectifier requirements.The voltage control strategy can effectively improve the system stability and anti-interference ability better than PI control under the condition of system starting with resistance-inductance load or the load sudden change at run time.A method of adjusting input current waveforms of the two parallel rectifiers to select input power ratio for minimizing the loss of the hybrid rectifier is proposed to optimize theinput power for improving the energy efficiency of the system. The computer simulation results show that voltage control strategy is effective,and optimizing the energy efficiency method is feasible.【期刊名称】《燕山大学学报》【年(卷),期】2018(042)002【总页数】10页(P159-167,176)【关键词】三相混合整流器;电压控制策略;自适应PID;功率配比;能效【作者】李萍;王久和【作者单位】北京信息科技大学自动化学院,北京100192;北京信息科技大学自动化学院,北京100192【正文语种】中文【中图分类】TM4610 引言整流器广泛应用于分布式新能源、电能质量补偿、高压直流输电、电气传动等领域，逐步向功率因数可调整、大容量、高功率密度方向发展。
一种新的电压型PWM整流器无源控制器设计_王久和
式（18）第 3 个式子满足功率平衡，稳态时 udc 的 稳态值等于给定值 udcr。
式 （18） 表 明 控 制 律 式 （15） 可 实 现 系 统 动 态 和 静
态解耦，提高系统的动、静态性能。
2.3 仿真实验
仿真参数：电源相电压 220 V， f = 50 Hz，电感 L =
16 mH，电 阻 R = 0.3 Ω，C = 2 200 μF，额 定 负 载 RL = 100 Ω。 调制频率 5 kHz。 udcr = 600 V。 Im 按式（9）计 算。 仿真用 Simulink 中 SimPowerSystems 模块实现。
200 Ω 的点，D 为负载从 200 Ω 变为 100 Ω 的点。 在
Ra=10 Ω、50 Ω、100 Ω 时整流器的性能见表 1。
（10）
取误差能量函数
V
=
x
T e
M
xe
／
2
（11）
为使系统快速收敛到期望点，使式 （11）快 速 变
零，需要注入阻尼，加速系统能量耗散。 注入阻尼耗
散项为
Ｒ Dxe = （ Ｒ + Ra）xe
（12）
式中 Ra 为正定矩阵。 方程式（10）可变为
M x觶e + Ｒ D xe = u - ［M x觶* + J（x* + xe） +
摘要： 为克服现行电压型 PWM 整流器无源控制器存在的缺点（如负载变化、电源不平衡时存在较
大的直流电压稳态误差，系统的响应速度不理想等），基于整流器在两相同步旋转 dq 坐标系中的
欧拉 - 拉格朗日 EL（Euler 鄄Lagrange）数学模型和无源性，通过阻尼注入方法，提出了一种由状态期
三相电压型PWM整流器控制策略研究
三相电压型PWM整流器控制策略研究摘要：PWM整流器能够对能量双向流动实现，对交流侧输入电流谐波降低，并对直流侧输出电压有效控制。
三相电压型PWM优势如较快的控制策略动态相应、主电路拓扑结构、整流器网侧功率因数高，相关领域的研究也相对广泛。
本文就此对三相电压型PWM整流器控制策略相关内容进行论述分析。
关键词：三相电压型PWM；控制策略；冲击电流引言三相电压型PWM因其较快的控制策略动态相应、主电路拓扑结构、整流器网侧功率因数高等特征得到普遍的运用，能够对“绿色能源变换”有效实现。
经过多年研究完善，PWM整流器已经成为一种相对成熟的技术，特别是在四象限PWM整流器性能，并将其应用到具体的生活生产之中有重要的意义，其有着十分广阔的发展前景。
一、问题的提出工业生产活动对国家国民经济发展有着重要的作用，也与大众的生活有着密切的关系。
随着国家工业化进一步发展，不同能量转换装置在生产中应用越来越广泛，如不同类型的开关与电源、整流器、直流输电装置等。
不同设备的应用能够减轻企业生产的负担，同时也能够提升社会生活的便利程度。
但另一方面，部分变流装置经过整流环节转变交流电压为直流电压，在此基础上将直流电压转变为其他形式的交流，以此对不同场合的应用有效满足。
整流装置一般可以分为两种形式，一种为相控整流电路，主要构成为晶闸管；一种为不控整流电路，主要构成为二极管。
整流装置的构成特征会使得三乡电网发生无功功率以及谐波干扰的情况，还可能影响周围的用电设备，对电能的利用效率、传输以及生产造成折损，甚至会导致电子器件、设备烧毁，增加自动装置误动作的风险。
上述问题得到国内外学者广泛关注，并针对整流器三相电网干扰相关问题进行了相应的研究。
三相电压型PWM整流器应用脉宽调制技术，开关为IGBT，借助PWM信号对IGBT通断进行有效的控制。
PWM整流器能够获得的优良性能包括灵敏的动态控制响应、网侧及直流侧能量实现流动互通、较少直流侧输出电压纹波等。
三相电压型PWM整流器的无源性功率控制_王久和
第28卷第21期中国电机工程学报 V ol.28 No.21 Jul. 25, 200820 2008年7月25日 Proceedings of the CSEE ©2008 Chin.Soc.for Elec.Eng. 文章编号：0258-8013 (2008) 21-0020-06 中图分类号：TM 461 文献标识码：A 学科分类号：470⋅40三相电压型PWM整流器的无源性功率控制王久和1，黄立培2，杨秀媛1(1．北京信息科技大学自动化学院，北京市海淀区 100192；2．清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市海淀区 100084）Power Control of Three-phase Boost-type PWM Rectifier Based on PassivityWANG Jiu-he1, HUANG Li -pei2, YANG Xiu-yuan1(1. School of automation, Beijing Information Science & Technology University, Haidian District, Beijing 100192, China;2. Department of Electrical Engineering, Tsinghua University, Haidian District, Beijing 100084, China)ABSTRACT: This paper established the power Euler-Lagrange (EL) model of three-phase boost type PWM rectifier in synchronous dq coordinates based on its power circuit. According to the passivity of PWM rectifier, passivity power controller was designed by a new damping injection method. The passivity power controller transforms the power control system of PWM rectifier into decoupling one. The PWM rectifier using the passivity power controller has many advantages, such as fast response, good stability, and is better than one using other power control strategies. The rectifier has fast power response and constant DC voltage under load disturbance specially. The new design method of passivity power controller of PWM rectifier was proved feasible by simulation test.KEY WORDS: power electronics; PWM rectifier; passivity; storage function; damping injection; power control摘要：根据电压型PWM整流器主电路结构，建立了整流器在两相同步旋转dq坐标系中的功率EL (Euler-Lagrange)数学模型。
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。
三相PWM整流器及其控制策略的研究与设计的开题报告
三相PWM整流器及其控制策略的研究与设计的开题报告一、课题背景随着电力电子技术的发展，PWM技术在电力电子变换器中得到了广泛应用。
PWM电源控制方式在电力电子变换器的应用中已成为了备受推崇的控制方式，其中三相PWM整流器被广泛应用于电力电子变换器中。
三相PWM整流器的主要作用是将交流电能转换为直流电能。
因此，三相PWM整流器的性能优劣与电力电子变换器的性能直接相关。
当前，随着能源环保和节能方面越来越受到重视，电力电子变换器的应用也得到不断的提高和发展。
因此，对三相PWM整流器的研究和设计具有重要的现实意义。
二、研究目的与意义本课题旨在对三相PWM整流器及其控制策略进行研究和设计，探究其在电力电子变换器中的应用。
具体研究目标如下：1. 研究三相PWM整流器的原理和特点。
2. 分析三相PWM整流器的控制策略，设计出最合适的控制策略。
3. 实现三相PWM整流器的硬件电路，测试其性能。
本课题的研究意义主要体现在以下几个方面：1. 对电力电子变换器的应用有重要的现实意义。
2. 通过研究三相PWM整流器及其控制策略，使其在应用中更加稳定和高效。
3. 为电力电子变换器的研究提供了新的思路和方法。
三、研究内容与技术路线本课题的研究内容主要分为以下几个方面：1. 对三相PWM整流器的原理和特点进行深入研究，探究其控制策略。
2. 设计出最合适的三相PWM整流器控制策略。
3. 实现硬件电路设计，并对其进行测试。
4. 对结果进行分析，总结本课题的研究成果。
技术路线如下：1. 研究三相PWM整流器的原理和特点，收集相关文献资料。
2. 基于研究成果，设计出最合适的三相PWM整流器控制策略。
3. 采用Altium Designer软件进行硬件电路设计，实现三相PWM整流器电路。
4. 借助MATLAB等软件对电路进行仿真分析。
5. 利用实验仪器对设计的三相PWM整流器电路进行测试，检验其性能。
6. 对实验数据进行分析，总结本课题的研究成果。
三相PWM整流器控制策略
三相PWM整流器控制策略作者：冯晓艳王凤白玉来源：《中国新技术新产品》2016年第09期摘要：经济的快速发展加大了对于电力的需求。
在电力的使用过程中，各种电力电子装置的大量使用，其所产生的谐波污染使得电网的供电质量受到严重的影响，以往传统的整流装置会产生大量的谐波严重影响电网电能质量。
三相PWM整流器是新型的整流装置，具有输出稳定、谐波污染度较低等的优点，其应用范围越来越广。
本文在分析三相PWM整流器工作原理的基础上提出在三相PWM整流器的控制中，通过使用PI调节和模糊控制相结合的方式来做好对于三相PWM整流器的控制的策略。
关键词：三相PWM整流器；模糊控制；功率因数校正中图分类号：TM46 文献标识码：A随着经济和科学技术的发展，在电力电子变流装置中所采用的大量的二极管不控整流电路或是晶闸管相控整流电路在获得了直流电压的同时也会产生大量的谐波，这些大量的无用谐波进入到电网中将会对电网的供电质量造成严重的影响，为解决这一难题，可以在交变整流装置中采用三相PWM整流器作为主要的交变器件，以此可以在获得直流电压的同时最大限度的减少其对于电网的谐波影响。
本文分析了三相PWM整流器中所采用的几种控制方法，以此来使得网侧电流的正弦化，提高供电质量。
1 三相PWM整流器的工作原理整流器的发展经历了不控整流器、相控整流器直至现今所示使用的三相PWM整流器等的一系列的发展历程，最早的整流器所使用的晶闸管容易导致网侧电压波形的畸变，从而对电网的供电质量产生严重的影响，在相控整流器时代，虽然通过改善了网侧的功率因数，但是其所产生的谐波影响仍然较大。
为更好的确保电网的质量，通过研发改进，使用了全控型功率开关取代了原先的功率部件，研发出了三相PWM整流器。
三相PWM整流器是一个能够对交、直流侧都进行控制的四象限运行的交流装置，其主要是由交流回路、功率开关管桥路以及直流回路等部分组成。
三相PWM整流器交流侧工作关系图如图1所示。
三相电压型PWM整流器控制策略综述
三相电压型PWM整流器控制策略综述[摘要] 文章展现了三相电压型PWM整流器最新的研究成果和控制策略，对PWM整流器主要控制技术、原理、特点进行了系统的分析和综述。
最后，对三相电压型PWM整流器控制技术发展趋势进行了展望。
[关键词] PWM整流器控制策略综述1.引言PWM整流器可以实现功率因数校正和谐波抑制，网侧电流且电能可双向流动。
从20世纪80年代后期开始，随着全控型器件的问世，伴随着数字控制器件的普遍应用，采用全控型器件及数字控制方式实现PWM高频整流的研究进入高潮。
三相电压型PWM整流器的电流控制技术有滞环PWM电流控制[1]、固定开关频率的电流控制[2]、单周期控制[3-5]、直接功率控制[6]等控制策略，本文将具体介绍这几种主要控制策略。
2.三相电压型PWM整流器的控制策略电压型PWM整流器要控制的变量有两个：一是整流器的输出电压，二是整流器的输入电流；前者要求稳定输出控制，后者要求跟随输入电压的相位，因此PWM整流器控制结构常采用双环控制系统[7]。
2.1 滞环PWM电流控制PWM整流器滞环PWM电流控制原理如图1所示。
将实际输入电流与指令电流的上、下限相比较，其交点作为开关点。
指令电流的上、下限形成一个滞环，从而控制输入电流的变化。
这种控制策略的优点是结构简单，电流响应速度快，控制运算中未使用电路参数，系统鲁棒性好，应用较广。
缺点是开关频率在一个工频周期内不固定，且谐波电流频谱随机分布，因而给滤波器的设计带来困难。
图12.2 固定开关频率PWM控制固定开关频率的PWM控制原理如图2所示。
图2此控制策略是将指令电流和实际电流误差经比例调节后和三角波比较，其结果用来控制整流器主电路中开关元件的通断，三相PWM整流器固定开关频率控制。
三相电流的跟踪误差为（1）式中，Us为三角波的峰值；Ts为其周期，也是系统的开关周期；kp为比例调节器的系数。
式(1)表明一个开关控制强耦合的三相PWM整流器在固定开关频率PWM的控制方式下解耦为独立、线性控制的三个单相PWM整流器。
毕业设计-三相电压型PWM整流器的研究
摘要随着社会的高速发展，电能在工农业生产和人民日常生活中发挥着起来越重要的作用，然而与之同时与国民生产生活密切相关的电力电子换流装置，如变频器、高频开关电源、逆变电源等各种换流装置在广泛的运用中给电网带来了大量的无功功率与严重的谐波污染。
随着电力电子技术的发展，具有网侧电流接近正弦波、功率因数近似为1、直流侧输出电压稳定、抗负载扰动能力强并且能够在四象限运行的PWM整流器应运而生，成功地取代了不可控二极管整流器和相控的晶闸管整流器，并成为电力电子技术研究的热点。
本言研究的主要对象就是应用最为广泛的三相电压型PWM整流器。
首先，本文介绍了PWM整流器研究的背景与意义，综述了PWM技术的发展及现状，引出了三相电压型PWM整流器，并分析了三相电压型PWM整流器的工作原理，并在此基础上建立了其在ABC三相静止坐标系、d-q同步旋转坐标系和α-β两相静止坐标系三个不同坐标系下的数学模型。
其次，本文对PWM整流器的电流控制策略进行了深入的研究，分析了间接电流控制和直接电流控制的优缺点，确定了采用直接电流控制，并对双闭环控制器及PWM整流器主回路参数进行了系统的设计；引入了电压空间矢量，阐述了空间电压矢量控制的控制算法。
最后，本文在理论分析的基础上，利用MTALAB提供的电力电子工具箱，在Simuink 仿真环境下建立了三相VSR型PWM整流器主回路及控制器的模型并进行了仿真实验，通过对仿真结果的分析，表明了该方案能够满足网侧电流近似正弦和高功率因数的要求，验证了方案的正确性和可行性。
关键词：三相电压型PWM整流器；直接电流控制；双闭环控制；电压空间矢量PWM；Matlab仿真ABSTRACTWith the rapid development of modern society,the power in modern industry plays an increasingly important role,but in the national production and life are closely related with the power electronic converter devices,such as the frequency converters,high-frequency switching power supplies,power inverters and other various converters the use of the device will give our power grid to bring a lot of unfavorable factors,such as a large amount of reactive power and harmonic,low power factor,or even cause severe electromagnetic pollution,resulting in the use of other equipments are not normal in same network.With the development of power electronic and PWM technology, the rectifier has the characteristics of high power factor,harmonic minor,DC output voltage stability and has operate in the four-quadrant,etc.It becomes a green power conversion device.Therefore,the main research subject of this paper is the three-phase voltage source PWM rectifier.Firstly,the article introduces the background and significance of the PWM rectifier's research,overviews PWM technology's development history and status,raises the three-phase voltage source PWM rectifier,and analysed the working principle of three-phase voltage source PWM rectifier,on this basis established its mathematical model on ABC static coordinate system,d-q synchronous rotating reference frame and α-βtwo-phase static coordinate system three different coordinate system ,in addition.Secondly,this article researches current control strategy of PWM rectifier in depth,analyse s the shortcoming and advantage between indirect-current control and direct current control, make a decision of employment of direct current control based on fixed switching frequency,and systematic designs parameter of double closed loop controller and PWM converter main circuit parameters.Bring in V oltage Space Vector ,and overview the arithmetic of itFinally,In the foundation of theory analysis ,using Power Electric toolbox offered by MATLAB to finish the simulation experiment under Simulink environment and to verify systematic exactness and feasibility by analysing the simulation results.Keywords：Three-phase V oltage Source PWM Rectifiers;Direct current control;Double loop control;Space Vector PWM;dual-loop control system;Matlab simulation目录1 绪论 (1)1.1 PWM整流器研究的背景与意义 (1)1.2 PWM整流器的产生与发展现状 (2)1.2.1 PWM整流器的产生 (2)1.2.1电流型PWM整流器 (2)1.2.3电压型PWM整流器 (3)1.2.4 PWM整流器的发展现状 (4)1.3本课题研究的主要内容 (5)2 三相VSR原理分析与建模 (6)2.1 三相VSR的拓扑结构 (6)2.2 PWM基本原理分析 (6)2.3 三相VSR的数学模型 (9)2.3.1 三相VSR在三相静止坐标系的数学模型 (9)2.3.2 三相VSR d-q模型的建立 (12)3 三相VSR控制系统设计 (17)3.1 VSR的电流控制 (17)3.1.1 间接电流控制 (17)3.1.2直接电流控制 (18)3.2三相VSR双闭环控制系统的设计 (19)3.2.1 电流内环控制系统设计 (20)3.2.2 电压外环控制系统设计 (23)3.2三相PWM整流器参数的设计 (23)3.2.1 交流侧电感的设计 (23)3.2.2 直流侧电容的设计 (28)4 三相VSR的空间矢量控制 (30)4.1 三相VSR空间矢量PWM 控制的基本原理 (30)4.2三相VSR空间电压矢量分布 (30)4.3 SVPWM整流器的控制算法 (32)4.3.1 扇区的确定 (33)4.3.2 矢量作用时间的确定 (33)4.3.3开关矢量的确定 (37)5 Matlab 仿真............................................. 错误!未定义书签。
三相电压型SVPWM整流器控制策略研究_毕业设计(论文)
安徽工程大学毕业设计（论文）毕业设计（论文）三相电压型SVPWM整流器控制策略研究摘要常规整流环节广泛采用的二极管整流电路和晶闸管相控整流电路对电网注入了大量谐波，给电网造成污染。
三相电压型PWM整流器具有输出电压恒定、高功率因数、低谐波污染、能量双向流动等优点，在电力系统有源滤波、无功补偿以及交直流传动系统等领域，具有越来越广阔的应用前景。
本文详细阐述了PWM整流器的工作原理，建立了基于三相静止坐标系以及两相坐标系的低频和高频数学模型，并选择了三相电压型PWM整流器作为本文主要研究对象。
电压空间矢量调制(SVPWM)控制方法能够获得更高的电压利用率，同时可使可有效减小电流谐波。
文中对三相电压空间矢量的原理和如何实现作了详细的分析，选择了谐波含量相对小的矢量排序策略。
在电流控制方案上，提出了dq坐标系下的固定开关频率的直接电流控制策略，同时在控制中实现电流的解耦控制，以及输入电网电压的前馈，使得系统具有更好的动态性能和稳定性，并通过进行闭环系统的仿真验证了方案的可行性。
在进行三相电压型PWM整流器系统的仿真研究中，建立主电路、空间电压矢量PWM控制模块及PI控制调节器的仿真模型，并深入对三相电压型PWM整流器的谐波含量进行分析，研究主电路参数对系统跟随性和稳定性的影响。
关键字：PWM整流；SVPWM调制；直接电流控制；仿真研究贾佳：三相电压型SVPWM整流器控制策略研究Research on Control Strategy of the Three-phase Voltage SVPWMAbstractThe conventional rectifier section widely consists of diode-rectifier circuit and phase-control thyristor rectifier,which injects large amounts of harmonics into the power networks and produces much contamination.The three-phase voltage-source PWM reetifier(VSR) have the characteristics of constant direet voltage,high power factor,small harmonic pollution,bidirectional power flow，so they have more and more application perspective in active filtering,reaetive-load compensation and motor control systems.The principle of single-phase voltage-source PWM rectifier was introduced in details,constructing the high and low-frequency mathematical model based on the three-phase static coordinate system and the two-phase synchronous rotating coordinate system from the poinit of the topology of the main circuit,and select the three-phase voltage-source PWM rectifier as this major study.With the voltage space vectors pulsewidth modulation,we can get higher usage of the voltage,at the same time it can effectively reduce the current harmonics.In this paper,the principle of three- phase voltage space vector and the specific implementation were analyzed in details,choosing the vector sequencing strategy with relatively small harmonic content.As to the current control scheme,this paper propose a directly current control scheme,which with fixed switching frequency in dq rotation reference frame.And also, we introduce current decoupling input voltage feedback,which makes the system more stable and faster response,and through the closed loop system simulation to verify the feasibility of this current control scheme.In the research of the system of the three-phase voltage-source PWM rectifier an, eastblish the main circuit,simulate module of the voltage space vectors pulsewidth modulation and simulate model of PI contorl conditioner,then analyzed deeply in the vector sequencing strategy of three-phase voltage-source PWM reetifier,deliberate the main circuit parameters on dynamic characteristics and static characteristics in the system.Key words:PWM rectifier;SVPWM modulation;direct current control;simulate research安徽工程大学毕业设计（论文）目录引言 (1)第1章绪论 (2)1.1 课题的研究背景与意义 (2)1.1.1 谐波的危害和抑制 (3)1.1.2 功率因数校正技术 (3)1.2PWM整流器国内外研究现状 (3)1.3 电压型PWM整流器的控制技术 (5)1.4本文的主要研究内容和重点 (6)第2章PWM整流器的原理、拓扑和数学模型 (7)2.1PWM整流器的基本原理 (7)2.2PWM整流器的拓扑结构 (9)2.2.1 单相全桥PWM整流器拓扑结构 (9)2.2.2 三相半桥PWM整流器拓扑结构 (10)2.3 三相电压型PWM整流器的数学模型 (12)2.3.1ABC静止坐标系下的低频数学模型 (12)2.3.2两相坐标系下的低频数学模型 (14)2.3.3 基于开关函数定义的高频通用数学模型 (17)2.3.4 两相坐标系的PWM整流器高频数学模型 (19)2.4本章小结 (21)第3章三相电压型PWM整流器的控制 (21)3.1 三相电压型PWM整流器的电流控制策略 (21)3.1.1 间接电流控制 (22)3.1.2 直接电流控制 (22)3.2 三相电压型PWM整流器的SVPWM调制方法 (24)3.2.1 三相VSR的电压空间矢量分布 (24)3.2.2 电压空间矢量的合成和作用时间的分配 (26)3.3SVPWM调制算法的实现和仿真 (28)3.3.1 扇区的判定和作用时间的计算 (29)3.3.2 电压空间矢量的排序和三相PWM波的生成 (31)3.3.3三相VSR的SVPWM调制算法的模型 (34)3.4 本章小结 (34)第4章三相电压型PWM整流器的建模和仿真 (35)4.1 主电路参数设计 (35)4.1.1 交流侧电感的设计 (35)4.1.2 直流侧电容的设计 (38)4.2 电压空间矢量控制的三相VSR的仿真研究 (40)4.2.1 三相VSR在dq坐标系下的电流解耦控制 (40)4.2.2 三相VSR整流状态下的仿真研究 (42)4.3 本章小结 (43)贾佳：三相电压型SVPWM整流器控制策略研究结论与展望 (44)致谢 (46)参考文献 (47)附录 (47)附录A (47)附录B (48)附录C (57)安徽工程大学毕业设计（论文）插图清单图2—1 PWM整流器模型电路 (7)图2—2 PWM整流器交流侧等效电路 (8)图2—3 PWM整流器交流侧电压波形 (8)图2—4 (a)整流状态矢量图(b)逆变状态矢量图 (8)图2—5 PWM整流器四象限运行原理图 (9)图2—6 单相全桥电压型PWM整流器拓扑结构 (9)图2—7 三相半桥电压型PWM整流器拓扑结构 (10)图2—8 PWM整流器输入侧等效电路和向量图 (10)图2—9PWM整流器交流侧矢量方程的空间矢量图 (14)图2—10 αβ—dp坐标系的变换关系 (16)图2—11 三相PWM整流器开关模型简图 (17)图2—12 三相PWM整流器高频等效电路 (19)图2—13 三相PWM整流器在dq坐标系下的高频等效电路 (20)图3—1 三相VSR电压空间矢量分布图 (25)图3—2 电压空间矢量的合成 (26)图3—3 传统输入相电压的区间划分 (28)图3—4 判断电压矢量所在区间的条件 (28)图3—5 改进方案的区间划分 (29)图3—6 扇区号N实际对应的各扇区情况 (29)图3—7 区间I电压空间矢量的合成 (30)图3—8 电压空间矢量的排序策略 (32)图3—9 电压空间矢量PWM调制方式 (33)图3—10 SVPWM调制仿真模型 (34)图4—1 系统设计框图 (35)图4—2 直流侧电压阶跃突变时的等效电路图 (39)图4—3 三相PWM整流器电流内环解耦控制原理图 (41)图4—4 三相VSR的直接电流整流仿真模型 (42)图4—5A相电网电压和电流波形输出相位波形 (43)图4—6 常规PI控制时的输出直流电压波形 (43)贾佳：三相电压型SVPWM整流器控制策略研究插表清单表3—1 不同开关组合时的电压值 (25)表3—2 各扇区号对应的电压空间矢量的作用时间 (30)表3—3 各切换点赋值时刻 (33)安徽工程大学毕业设计（论文）引言在20世纪80年代，这一时期由于自关断器件的日趋成熟及应用，推动了PWM整流技术的应用与研究。
电压型PWM整流器数学模型及非线性控制策略_王久和
(
j = u， v， w
Σ
Sj =
)
－ R x + ωx 2 L 1 f1 （ x ） R f（ x） = f2 （ x） = － L x2 － ωx1 f3 （ x ） 3 iL U m x1 － C 2 Cu DC 0 1 /L 0 1 / L； u = 0 0
（ 6）
（ 2）
由式（ 6 ） 可得电压型 PWM 整流器 EL 模型为 + Jx + Rx = u Mx （ 7） 0 i d x1 L 0 M = 0 L 0 ； x = i q = x2 ； J = 式 中， 0 0 2C /3 u DC x3 0 ωL － Sd － ωL 0 － Sq Sd T Sq = － JT 为反对称矩阵， 具有x Jx = 0
电压型 PWM 整流器数学模型及非线性控制策略
王久和
（ 北京信息科技大学 自动化学院， 北京 100192 ）
要： 根据电压型 PWM 整流器的基本动态数学模型， 得到仿射非线性模型、 欧拉拉 格朗日及端口受控的哈密顿耗散模型 。结合非线性控制理论， 论述了电压型 PWM 整流器的反馈 摘 线性化、 无源控制（ PBC ） 策略， 指出了上述各种非线性控制策略的优缺点。 提出了 PBC 和自抗扰 控制相结合， 实现优势互补的控制策略。 词： PWM 整流器； 数学模型； 反馈线性化； 无源控制； 自抗扰控制 中图分类号： TM 461 文献标志码： A 关 键
0
引言
电压型 PWM 整流器具有交流侧交流电流低谐 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， 已广泛应用于单位功率因数整流 、 工业直 流电源、 交流传动等工业领域中。由于电压型 PWM 整流器属于非线性混合控制系统， 基于小信号模型 用线性控制方法进行研究， 已不适应， 需采用非线性 ［1 ］ 控制策略 。 研究非线性控制策略的基础是电压 本文首先基于 型 PWM 整流器的数学模型。 对此， 电压型 PWM 整流器的基本动态模型， 建立几种非 线性数学模型， 如仿射非线性模型、 欧拉—拉格朗日 （ EL，EulerLagrange ） 模型、 端口受控的哈密顿耗散 （ PCHD， Portcontrolled Hamiltonian dissipation ） 模 型； 然后以上述模型为基础， 对现行的整流器的非线
三相电压源型PWM整流器非线性L2增益控制
第44卷第5期2018年5月中国测试CHINA MEASUREMENT &TESTVol.44 No.5May,2018doi院10.n857/j.issn.1674-5124.2018.05.022三相电压源型PWM整流器非线性L2增益控制王新刚，顾臻(国网上海市电力公司电力科学研究院，上海200437)摘要:为降低模型参数分散和外部干扰对PWM整流器稳定控制的影响，解决非仿射结构带来的控制困难的问题，提出基于功率量测与扩展虚拟控制函数相结合的电压源型PWM整流器非线性“增益控制方法。
仿真结果表明：当 输入电压幅值变化为1.5倍时，采用该控制方法后，可将传统的比例积分控制实现的整流输出电压稳定时间由0.15 s减小为0.10 s，并且交流输入交轴电流的谐波含量由原来的2A减小至0.2A之内。
物理测试结果进一步验 证所提方法的正确性，对于提高PWM整流器动态稳定控制能力具有一定参考意义。
关键词：电压源型PWM整流器;非线性“增益控制;稳定控制;功率量测;干扰抑制文献标志码：A文章编号院1674-5124(2018)05-0113-05Nonlinear L2-gain control of three-phase voltage source PWM rectifierWANG X in’g an g,GU Zhen(E lectric Power R esearch In stitu te，State Grid Shanghai E lectric Power C om pany，Shanghai200437，C h in a)A bstract:In order to reduce the influence of distributed param eters and external interference ofthe m odel on the stable control of the PWM re c tifier，and to solve the control problem brought by n o n-affin e stru c tu re，a new nonlinear^2-gain control m ethod com bining the power m easurem ent and extended virtual control variable is proposed for voltage source PWM rectifier.The results show that rectifier output voltage stabilization tim e achieved by traditional proportional-in te g ra l control m ethod can be d ecreased from0.15 s to0.10 s after adopting new control m ethod w hen the change of input voltage am plitude is 1.5 tim e s，and the am plitude of the quadrature axis harm onic current can be decreased from2A to0.2A.The physical test results further verify the validity of proposed m eth o d，w hich is of a certain reference m eaning for improving the dynam ic stable control ability of PWM rectifier.Keywords:voltage source PWM rectifier；nonlinear L2-g a in control；stability control；power m easurem ent；interference suppression收稿日期：2017-05-29曰收到修改稿日期：2017-07-18基金项目：国家自然科学基金(51477154,50907061);国家杰出青年科学基金(51225701);河北省自然科学基金(E2017506007);国网上海市电力公司科技项目（52094017001N)作者筒介:王新刚（1982-)，男，江苏昆山市人，高级工程师，硕士，研究方向为电能计量及测试。