基于改进型PR调节器的三相PWM整流器控制
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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三相PWM整流器及其控制策略的研究
三相PWM整流器及其控制策略的研究【摘要】减少电网谐波污染、提高电力整流装置的功率因数是电力电子研究领域的重要组成部分。
三相电压型PWM整流器具有输出电压恒定、能实现单位功率因数运行的特点，甚至可以实现电能回馈电网。
因此对三相PWM整流器的开关控制策略进行深入研究具有很重要的现实意义。
本文主要研究基于虚拟磁链的直接功率控制和直接电流控制这两种关于PWM整流器的控制策略。
【关键词】电压型PWM整流器；功率；电流；控制一、引言整流器的发展经历了由不控整流器（二极管整流）、相控整流器（晶闸管整流）到PWM整流器（全控开关器件）的发展历程。
PWM整流器对传统的二极管及相控整流器进行了全面的改进。
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PWM斩控整流取代了相控整流或不控整流。
PWM整流器具有的优良性能诸如：网侧实现功率因数的控制（例如单位功率因数），网侧电流近似正弦波，电能实现双向流动，较快的动态响应。
二相VSR 的数学模型是根据它的拓补结构，在三相ABC静止坐标系、两相静比坐标系和两相旋转坐标系中，利用基尔霍夫电压定律和电流定律所建立的一般数学描述。
三相VSR开关频率一般远高于电网基波频率，为简化一般数学描述，可忽略高频分量，只考虑低频分量，从而建立低频模型，这种低频模型适合于控制系统的分析，并可直接用于控制器的设计。
总之，两种模型要综合运用，才能合理的进行三相VSR控制系统的设计和校验。
二、控制策略1.基于虚拟磁链的直接功率控制下面连个公式分别为整流器有功和无功估算式，式中ΨL为网侧虚拟磁链矢量，ΨaL，ΨLβ在两相静止坐标系中的虚拟磁链矢量αβ分量，ω为输入角频率。
图1所示为基于虚拟磁链定向的直接功率控制系统框图。
这是一种功率迟滞控制策略：给定与估算的有功和无功功率比较后，其误差值经过滞环比较器和复平面的扇区识别器后，实时地决定整流器下一次开关状态，最终达到直接功率控制。
三相电压型PWM整流器的一种改进前馈控制策略_图文(精)
第10卷第2期2006年3月电机与控制学报EL EC TR IC MACH I N ES AND CON TROLVol 110No 12March 2006三相电压型P WM 整流器的一种改进前馈控制策略郎永强, 徐殿国, HAD I A NAMRE I S R, 马洪飞(哈尔滨工业大学电气工程系, 黑龙江哈尔滨150001摘要:针对三相电压型P WM 整流器受到负载扰动和电网波动的影响较大问题, 在分析其数学模型的基础上, 根据输入输出之间的功率平衡关系, 提出了一种改进的前馈控制策略。
前馈信号同时包含了电网电压和负载的信息, 通过快速调节交流侧进线电流, 。
在所搭建的实验室平台上做了相应的模拟实验, , 网波动的抗干扰能力。
关键词:P WM 整流器; ; 中图分类号:T (2006 02-0160-04I feedforward control of three 2phasevolt age source P WM recti fi erLANG Yong 2qiang, XU D ian 2guo, HAD I A NAMRE I S R , MA Hong 2fei(Depart m ent of Electrical Engineering, Harbin I nstitute of Technol ogy, Harbin 150001, ChinaAbstract:Since three 2phase v oltage s ource P WM rectifier is vulnerable t o the disturbance of both l oad and grid voltage, an i m p r oved feedf or ward contr ol strategy is p r oposed based on the power balance rela 2ti onshi p bet w een the input and out put of rectifier, which is deduced according t o the mathe matic model of the rectifier . Feedfor ward signal includes the inf or mati on of both grid voltage and DC side l oad . Power balance bet w een the input and out put can be maintained by adjusting AC side currents . Ex peri m ents have been done on the laborat ory p latfor m and results verify the effectiveness of the contr ol strategy p r oposed . Robustness of the rectifier t o the disturbance of both l oad and the grid voltage has been i m p r oved . Key words:P WM rectifier; grid voltage vect or orientati on; vect or contr ol; feedfor ward contr ol1引言随着功率半导体器件的广泛应用, 电网谐波污染问题越来越受到人们的关注。
三相PWM整流器基于空间矢量的直接功率控制52_4414
三相PWM 整流器基于空间矢量的直接功率控制张明莲[1] 杨雪峰[2]（1徐州空军学院四站系航空电气教研室 江苏 徐州 221002）（2中国矿业大学建筑设计研究院 徐州 221006）摘要：本文介绍一种新型的三相电压型PWM 整流器基于空间矢量调制的直接功率控制(DPC-SVPWM)，给出了基于虚磁链的功率估算式，设计了功率调节器参数，对有功功率调节器和无功调节器之间的相互耦合影响关系做了分析，并做了仿真研究。
研究和分析表明，三相电压型PWM 整流器基于空间矢量调制的直接功率控制系统具有结构和算法简单、高功率因数、低谐波、开关频率固定等优点。
关键词：PWM 整流器；直接功率控制；虚磁链；空间矢量Simple Direct Power Control of Three-Phase PWM Rectifier Using Space–Vector Modulation (DPC-SVM)ZHANG Ming-lian [1] YANG Xue-feng [2]（1 The electric staff room of four stations,the air force martial eustitute of xuzhou ） Abstract ：This paper introduces a novel and simple direct power control of three-phase pulse-width -modulated (PWM) rectifiers using space-vector modulation (DPC-SVM). The active and reactive powers are used as the pulse width modu -lated (PWM) control variables instead of the three-phase line currents being used.Moreover, line voltage sensors are replaced by a virtual flux estimator. The theoretical principle of this method is discussed. The results of DPC-SVM thatillustrate DPC -SVM exhibits several features, such as a simple algorithm, good dynamic response, constant switching frequency,and particularly it provides sinusoidal line current when supply voltage is not ideal.Key words ：PWM rectifier;Direct Power control ;Virtual_flux ;Space voltage 引言与感应电机磁场定向的直接转矩控制相似，三相PWM 整流器基于电压的直接功率控制(V oltage-based Direct Power Control ，V-DPC) [1]和基于虚拟磁链定向的直接功率控制(Virtual- Flux-based Direct Power Control ，VF-DPC) [2]是通过直接对整流器输入输出功率进行控制，即通过估算功率和给定功率的偏差来实时确定开关状态的选择，以实现整流器直流侧和网侧能量的平衡。
改进的PWM整流技术控制策略
三相 ＰＷＭ 整 流 器 的 主 电 路 图 见 图 １。 图 中，ｅａ、ｅｂ、ｅｃ 分 别 为 三 相 电 网 电 压；Ｌ 为 连 接 进 线 电抗器；Ｒ 为包 括 电 感 和 功 率 器 件 在 内 的 各 相 等 效电阻之和；ｉａ、ｉｂ、ｉｃ 分别为 三 相 ＰＷＭ 整 流 器 交 流侧输入电 流，连 接 ＰＷＭ 整 流 器 的 功 率 开 关 器
摘要：针对不可控或半控整流引起电网大量谐波和无功日益严重问题，采用改进的前馈解耦控 制 策 略 对 三 相
电压型 ＰＷＭ 整流器设计，分析了三 相 电 压 型 ＰＷＭ 整 流 器 的 数 学 模 型 及 改 进 的 前 馈 控 制 策 略，在 Ｍａｔｌａ／
Ｓｉｍｕｌｉｎｋ平台下搭建了系统的仿真模型，与传统 ＰＷＭ 整 流 器 对 比，并 对 三 相 电 压 型 ＰＷＭ 整 流 器 进 行 了 系
件资源［４］，可得 到 在 两 相 同 步 旋 转 坐 标 系 下 三 相
整流器的数学模型：
烄Ｌｄｉｄ／ｄｔ＝－Ｒｉｄ ＋ωＬｉｑ ＋ｅｄ －ｕｄ 烅Ｌｄｉｑ／ｄｔ＝－Ｒｉｑ －ωＬｉｄ ＋ｅｑ －ｕｑ
（２）
烆ＣｄＵｄｃ／ｄｔ＝３（ｓｄｉｄ ＋ｓｑｉｑ）／２－ｉＬ
式中，ｉｄ、ｉｑ 分 别 为 交 流 侧 电 流 矢 量 的ｄ、ｑ 分 量；
图１ 三相 ＰＷＭ 整流器主电路图 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｒｅｅ ｐｈａｓｅ ＰＷＭ ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ ｍａｉｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｄｉａｇｒａｍ
件ＩＧＢＴ；Ｃ 为 输 出 侧 并 联 滤 波 电 容 组；Ｕｄｃ、ｉｄｃ分 别为经电容组 Ｃ 滤波后变流器输出直流电压、输 出直流电流；ｉＬ 为负载电流。
假设：①电网电 压 三 相 对 称，波 形 无 畸 变；② 交流 侧 进 线 电 抗 器 为 线 性，不 考 虑 饱 和；③ 所 用 ＩＧＢＴ 为理想开关，且上桥臂通，下桥臂断为 １，上 桥臂断，下 桥 臂 通 为 ０。 因 此，根 据 基 尔 霍 夫 电 压、电流定律，ＰＷＭ 整流器在三相静止坐标系（ａ－ ｂ－ｃ）下 的 数 学 模 型 ：
改进单神经元PI_的三相PWM整流器电压控制
ELECTRIC DRIVE2024Vol.54No.5电气传动2024年第54卷第5期改进单神经元PI的三相PWM整流器电压控制夏涛1，刘亮1，张仰飞1，2，刘海涛1，2，孟高军1，2（1.南京工程学院电力工程学院，江苏南京211167；2.江苏省配电网智能技术与装备协同创新中心，江苏南京211167）摘要：针对三相脉宽调制（PWM）整流器在负载变化时输出电压波动大且恢复时间长的问题，提出一种改进单神经元梯度学习控制策略。
由于传统的PI控制器参数在负载变化时适应性差，在电压外环采用单神经元PI控制，利用梯度下降法在线调整权值参数。
为了避免求解过程中落入局部最优解，采用带有重启功能的随机梯度下降算法（SGDR），利用余弦退火改变权值的学习速率，提升算法的收敛性能。
通过Matlab及半实物仿真实验，比较分析三相PWM整流器电压外环采用不同控制算法下的动态响应性能，结果表明：改进单神经元PI算法控制下的三相PWM整流器在负载变化时具有更小的电压波动、更快的动态响应以及更加稳定的运行状态。
关键词：整流器；电压外环；单神经元；梯度学习；余弦退火；负载扰动中图分类号：TM461文献标识码：A DOI：10.19457/j.1001-2095.dqcd24368Three-phase PWM Rectifier Voltage Control Based on Improved Single Neuron PIXIA Tao1，LIU Liang1，ZHANG Yangfei1，2，LIU Haitao1，2，MENG Gaojun1，2（1.School of Electric Power Engineering，Nanjing Institute of Technology，Nanjing211167，Jiangsu，China；2.Jiangsu Collaborative Innovation Center for Smart Distribution Network，Nanjing211167，Jiangsu，China）Abstract：Aiming at the problem of large output voltage fluctuation and long recovery time of three-phase pulse-width modulation（PWM）rectifiers when the load changes，an improved single-neuron gradient learning control strategy was proposed.Due to the poor adaptability of the traditional PI controller parameters when the load changes，a single neuron PI control was adopted in the voltage outer loop，and the gradient descent method was used to adjust the weight parameters online.In order to avoid falling into a local optimal solution during the solution process，a stochastic gradient descent algorithm with restart function（SGDR）was used，and cosine annealing was used to change the learning rate of the weights to improve the convergence performance of the algorithm.Through Matlab and hardware-in-the-loop simulation experiments，the dynamic response performance of the voltage outer loop of the three-phase PWM rectifier under different control algorithms was compared and analyzed.The results show that the three-phase PWM rectifier controlled by the improved single neuron PI algorithm has smaller voltage fluctuation，faster dynamic response and more stable operating state when the load changes.Key words：rectifier；voltage outer loop；single neuron；gradient learning；cosine annealing；load perturbation三相脉宽调制（pulse-width modulation，PWM）整流器既能整流又可实现逆变，且凭借整流输出电压可调、引起的网侧电流谐波含量少、稳定单位功率因数运行等优点[1]，在电动汽车充电领域得到广泛应用，满足了汽车储能元件与电网间电能的互补利用[2]。
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整流器控制器设计(精)
三相PWM 整流器控制器设计PWM 整流器能够实现整流器电网侧的电流为正弦，从而大大降低整流器对电网的谐波污染。
PWM 整流器同时能够实现电网侧电流相位的控制，常见的有使得电网侧电流与电源电压同相位，从而实现单位功率因数控制，也可以根据需要使得电网侧电流相位超前或滞后对应的电源相电压，从而实现对电网的功率因数补偿。
三相PWM 整流器主电路和控制系统原理图如图1所示，其中A VR 为直流侧电压外环PI 调节器、ACR_d、ACR_q分别为具有解耦和电源电压补偿功能的dq 轴电流内环PI 调节器，PLL 为电源电压锁相环，SVPWM 为电压空间矢量运算器，Iabc to Idiq、Vabc to ValfaVbeta和Vdq to ValfaVbeta分别为三相静止坐标-两相旋转直角坐标变换、三相静止坐标-两相静止直角坐标变换和两相旋转直角坐标-两相静止直角坐标变换。
图1 基于空间矢量的三相PWM 整流器原理图根据开关周期平均值概念、三相电压型PWM 整流器开关函数表等，可得到三相电压型PWM 整流器在dq 坐标下微分方程形式和等效电路形式的开关周期平均模型。
经过dq 轴电流解耦和电源电压补偿的控制系统结构图如图2所示，其中小写的变量表示该变量的开关周期平均值，大写的变量表示该变量在工作点的值。
v dc d dcq图2 基于dq 轴电流解耦和电源电压补偿的控制系统结构图对解耦和电源电压补偿之后的dq 轴等效电路进行工作点附近的小信号分析，即可得到小信号下的传递函数如式(1、（2）和（3）所示，其中L 、R 分别为交流侧的滤波电感及其等效电阻，C 为直流侧滤波电容，Dd 为d 轴在工作点的占空比。
~i d (s αd (s ~i q (s αq (s ~v dc (s i d (sV dc(13Ls +3R V dc(2 =-3Ls +3R RD d（3） =-RCs +1=-有了对象的传递函数，根据控制系统校正原则就可整定dq 轴电流环和直流侧电压外环PI 调节器的参数。
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。
一种新型三相PWM整流器控制策略
一种新型三相PWM整流器控制策略近年来，随着电力系统的快速发展和智能电网的不断完善，对电力质量要求也越来越高。
三相PWM整流器作为AC/DC变换器的一种重要形式，在电力系统中扮演着至关重要的角色。
为了提高整流器的效率，降低谐波污染，并适应不同负载要求，各种新型控制策略不断涌现。
本文将介绍一种新型的三相PWM整流器控制策略。
在传统的三相PWM整流器控制策略中，常用的方法是采用电流环控制和电压环控制相结合的方式。
然而，这种方法存在着一些问题，如响应时间长、动态性能差等。
为了解决这些问题，一种新型的控制策略应运而生。
该新型控制策略基于基于模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）算法。
MPC是一种基于最优控制理论的高级控制算法，它通过优化过程来实现系统的最优运行。
相比传统的控制方法，MPC能够在预测未来一段时间内的系统行为，并基于此进行控制决策。
在三相PWM整流器中，MPC算法可以用于电流环和电压环的控制。
在电流环中，MPC算法可以根据负载要求和电池状态等因素，预测并调整输出电流，以实现对负载的精确控制。
在电压环中，MPC算法可以根据输入电压和输出电流等信息，预测并调整输出电压，以实现对电压的精确控制。
与传统的控制策略相比，这种新型的三相PWM整流器控制策略具有多个优势。
首先，基于MPC算法的控制策略能够通过预测来实现系统的最优运行，从而提高整流器的效率和性能。
其次，MPC算法能够对不同负载要求进行动态调整，使整流器更加灵活适应各种工况。
再次，MPC算法能够实现对谐波的有效抑制，减少对电力系统的干扰。
最后，MPC算法具有响应时间短、控制精度高等特点，能够满足对电力系统响应速度的要求。
总结一下，本文介绍了一种新型的三相PWM整流器控制策略，基于MPC算法实现。
该控制策略通过预测未来一段时间内的系统行为，并做出相应的控制决策，可以提高整流器的效率和性能，适应不同负载要求，并有效抑制谐波污染。
一种改进的PR控制器在三电平APF中的应用
摘要： 提 出 了一 种基 于 改 进 型 比例 谐振 （ Ｐ Ｒ） 控 制 器 的三 相 四线 制三 电平有 源 电力 滤波 器 （ Ａ Ｐ Ｆ ） 控制策略， 可 以很 好地 实现 Ａ Ｐ Ｆ补偿 电流无 误 差跟 踪给 定信 号 。 改进型 Ｐ Ｒ控 制器 增加 了补偿 带 宽 ， 有 效地 抑制 了 电网频率 波动 的影 响 ， 同时积 分环 节 的 引入 也提 高 了控制 器对 直流 分量 扰动 的抑制 作用 。 详 细介 绍 了改进型 Ｐ Ｒ控 制器 的原 理 、 性 能及 参数 设计 ， 并在 三 电平 Ａ Ｐ Ｆ仿 真平 台和 实验 平 台中进行 了验 证 。 关键 词 ： 有 源 电力滤 波器 ；比例谐 振控 制器 ；三 电平
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｇ ｙ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ — ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｆ ｏ ｕ ｒ — ｗ ｉ ｒ ｅ ｈ ｔ ｒ ｅ ｅ — ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｉ ｆ ｌ ｔ ｅ ｒ （ Ａ Ｐ Ｆ）ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｐ ｍｐ ｏ ｒ ・
第４ ９卷 第 ９期
２ ０１ ５年 ９ 月
电 力 电 子 技 术
Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ
Ｖｏ １ ． ４ ９，Ｎｏ ． ９
Ｓ ｅ ｐ ｔ ｅ ｍｂ ｅ ｒ ２ ０ １ ５
一
种改进的 Ｐ Ｒ控制器在三电平 Ａ Ｐ Ｆ中的应用
基于改进型PR调节器的三相PWM整流器控制
基于改进型PR调节器的三相PWM整流器控制杨尚霖;王君艳【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2015(000)011【摘要】The decoupling control of current⁃vector αβ components in two phase static coordinate system of three⁃phase PWM rectifier is applied,which solved the problem that current⁃vector dq components can’t be decoupled with two⁃phase rotating coordinate system in traditional three⁃phase PWM rectifier control system,and improved the control performance of the system. Astatic error tracking control of specified frequency AC signal can be realized with the improved PR regulator control instead of traditional PI regulator control,so thelow⁃order and high⁃order harmonics are restrained efficiently. Compared with the character of the traditional PR regulator which is over⁃sensitive to system fluctuation,the sensitivity and high⁃gain at resonance frequency are maintained by PR regulator,and stability of the system is strengthened. The feasibility of the proposed method was verified by Matlab/Simulink simulation analysis.%应用三相PWM整流器在两相静止坐标系下电流矢量αβ分量的可解耦控制，解决了传统的基于两相旋转坐标系下三相PWM整流器控制系统电流矢量dq分量无法解耦控制的问题，提高了系统的控制性能。
基于PR调节器的PWM整流器VFOC控制
基于PR调节器的PWM整流器VFOC控制戴鹏;董苏;程尧;符晓【摘要】研究了两相静止坐标系下三相电压源型PWM整流器虚拟磁链定向(VFOC)控制策略.采用虚拟磁链观测器得到坐标变换中的角度信息,无需电网电压传感器.电流环的控制采用比例谐振调节器(PR)取代传统的PI调节器.该调节器能够抑制低次谐波和开关频率附近的高次谐波,实现电流在两相静止坐标系下的稳态无静差跟踪控制,不需要前馈解耦,简化控制系统设计.搭建了以TMS320F2812 DSP为控制核心的实验装置,仿真和试验结果证明了该方法的可行性.%Virtual flux oriented vector control strategy of three phase voltage source PWM rectifier under two-phase stationary coordinate system was researched. To eliminate grid voltage sensor,a novel flux observer was adopted to obtain the angle information that used to coordinate transformation. Current loop was con-trolled by the proportion resonant (PR) controller instead of traditional PI controller. The PR controller can inhibit low order harmonics and the high harmonics in the vicinity of switching frequency . It can achieve no static error tracking control under two-phase stationary coordinate system without need of feedforward decou-pling and then simplifier the control system. Real time experiments based on aTMS320F2812DSP platform were conducted . The simulation and experimental results both verify the feasibility of the method.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2012(042)004【总页数】4页(P39-41,64)【关键词】比例谐振调节器;虚拟磁链定向;两相静止坐标系;磁链观测器【作者】戴鹏;董苏;程尧;符晓【作者单位】中国矿业大学信息与电气工程学院,江苏徐州221008;中国矿业大学信息与电气工程学院,江苏徐州221008;中国矿业大学信息与电气工程学院,江苏徐州221008;中国矿业大学信息与电气工程学院,江苏徐州221008【正文语种】中文【中图分类】TM4611 引言三相电压源型PWM整流器（VSR）可以实现网侧电流正弦化、单位功率因数运行以及能量双向流动等功能，在高性能变流系统中获得广泛应用［1］。
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。
三相电流型PWM整流器改进型模型预测控制
三相电流型PWM整流器改进型模型预测控制全生财;郭文勇;李大飞【摘要】Model predictive control (MPC) is a novel control algorithm which is based on the mathematical model of the system,and the optimal control expression is obtained by optimizing the designed performance index.MPC can achieve a satisfactory control performance and has been widely used.In this paper,an improved MPC algorithm is proposed and is applied in current control for three-phase current source PWM rectifier (PWM-CSR).Increment predictive control model of the system is constructed based on the mathematical model of the CSC in dq0 rotating coordinates.According to the system control requirement,the optimal performance index in which the system error and control increment are considered is determined,and the expression of control increment is given.Experimental results show that MPC has a goodperformance.Meanwhile,as compared with the traditional PI controller,the MPC algorithm parameters are easy to be adjusted and has good damping characteristics%模型预测控制算法是以系统模型为基础,通过优化性能指标获得最优控制量的一种新型算法,具有很好的控制性能,已经获得广泛的应用.针对三相电流型PWM整流器,本文提出了一种改进型模型预测控制.根据电流型PWM整流器在dq0旋转坐标系下的数学方程,建立了增量式预测控制模型;根据系统控制要求设计了控制器的优化性能指标,性能指标综合考虑了系统误差和控制增量的影响,通过求解优化性能指标得到预测控制增量表达式.实验结果表明,该控制算法具有很好的控制性能.相比于传统的PI调节器,该控制方法参数易整定,且具有很好的阻尼特性.【期刊名称】《电工电能新技术》【年(卷),期】2017(036)008【总页数】6页(P30-35)【关键词】模型预测控制;性能指标;三相电流型PWM整流器;增量式预测控制模型;阻尼特性【作者】全生财;郭文勇;李大飞【作者单位】中国科学院电工研究所,北京100190;中国科学院应用超导重点实验室,北京100190;中国科学院大学,北京100049;中国科学院电工研究所,北京100190;中国科学院应用超导重点实验室,北京100190;中国科学院电工研究所,北京100190;中国科学院应用超导重点实验室,北京100190;中国科学院大学,北京100049【正文语种】中文【中图分类】TM461根据直流侧储能元件的不同，PWM整流器分为电压型PWM整流器(PWM-VSR)和电流型PWM整流器(PWM-CSR)[1]。
基于一种新型锁相环的三相PWM整流器矢量控制
基于一种新型锁相环的三相PWM整流器矢量控制李文芳;焦妍;刘星平【摘要】三相整流器电网电压定向控制时,电网电压传感器的电网电压定向方法成本高,无电网电压传感器虚拟电网磁链定向方法的精确度低.针对这些问题,提出了一种基于新型锁相环的PWM整流器矢量控制方法.该方法采用基于电压静止坐标系构造定向进行三相PWM整流器空间矢量控制,利用单相电压构造出相位相差90°的静止坐标系,并且在电网电压不平衡时可以按照电网电压平衡时的控制策略进行控制,该方法易于实现,可以很好地跟踪电网电压角度、母线电压稳定、矢量控制性能良好、可节省成本.仿真和实验验证结果表明:该方法正确且有效,有较好的工程应用价值.%The grid voltage orientation of three-phase rectifier has some shortcoming,such as high cost with the gird voltage sensor method for grid voltage orientation and the low accuracy of the virtual grid flux orientation problem without grid voltage sensors. For these problems,a new method for vector control of PWM rectifier based on new phase-locked loop was presented.The method was based on the voltage static coordinate system structure to actualize vector control for the three-phase PWM rectifier. Single phase voltage was used to construct two phase voltage with 90 degrees phase difference. In addition,by delaying a quarter of a network voltage cycle,the control strategy was same as the grid voltage balance during the grid voltage unbalance. It could be realized easily ,with a stable bus voltage and a good vector control. It could track the angle of the network voltage with a lower cost. Simulation andexperiment results have showed that the proposed method is right and valid,which have some application values.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2017(047)008【总页数】6页(P19-24)【关键词】矢量控制;两相电压构造;锁相环;三相PWM整流器【作者】李文芳;焦妍;刘星平【作者单位】湖南机电职业技术学院电气工程学院,湖南长沙 410151;河南应用技术职业学院信息工程学院,河南郑州 450042;湖南工程学院电气信息学院,湖南湘潭411101【正文语种】中文【中图分类】TM315脉宽调制(PWM)整流器因可以实现电能双向传输、稳定直流母线电压、低输入电流谐波、功率因数高等特点，广泛应用于有源电力滤波器、高功率因数整流器、统一潮流制器和电气传动等领域［1］。
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基于改进型PR调节器的三相PWM整流器控制作者：杨尚霖王君艳来源：《现代电子技术》2015年第11期摘要：应用三相PWM整流器在两相静止坐标系下电流矢量αβ分量的可解耦控制，解决了传统的基于两相旋转坐标系下三相PWM整流器控制系统电流矢量dq分量无法解耦控制的问题，提高了系统的控制性能。
且采用改进型PR调节器控制代替传统的PI调节器控制能够对指定频率的交流信号实现稳态无静差跟踪控制，有效抑制低次谐波和高次谐波；相比于传统PR调节器对于系统波动过于敏感的特点，改进型PR调节器在能够保持谐振频率处的敏感度和高增益的基础上，可以增强系统稳定性。
对此系统进行Matlab/Simulink仿真分析，验证了该方法的可行性。
关键词：改进型PR调节器；三相PWM整流器；无静差控制；谐波抑制中图分类号： TN61⁃34； TM461 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2015）11⁃0152⁃04Three⁃phase PWM rectifier control based on improved PR regulatorYANG Shang⁃lin， WANG Jun⁃yan（School of Electronic Information and Electrical Engineering， Shanghai Jiao Tong University， Shanghai 200240， China）Abstract： The decoupling control of current⁃vector αβ components in two phase static coordinate system of three⁃phase PWM rectifier is applied， which solved the problem thatcurrent⁃vector dq components can’t be decoupled with two⁃phase rotating coordinate system in traditional three⁃phase PWM rectifier control system， and improved the control performance of the system. Astatic error tracking control of specified frequency AC signal can be realized with the improved PR regulator control instead of traditional PI regulator control， so the low⁃order and high⁃order harmonics are restrained efficiently. Compared with the character of the traditional PR regulator which is over⁃sensitive to system fluctuation， the sensitivity and high⁃gain at resonance frequency are maintained by PR regulator， and stability of the system is strengthened. The feasibility of the proposed method was verified by Matlab/Simulink simulation analysis.Keywords： improved PR regulator； three⁃phase PWM rectifier； astatic error control；harmonic suppression0 引言三相电压型PWM整流器可以实现网侧电流正弦化、单位功率因数运行及能量双向流动等功能。
传统的基于两相旋转坐标系下三相PWM整流器数学模型构成的控制系统存在电流矢量dq分量控制未完全解耦的缺点，影响控制效果[1]。
本文所研究的控制系统应用了三相PWM 整流器在两相静止坐标系下电流矢量αβ分量可解耦控制的这一特点，且控制器采用改进型PR 调节器代替传统PI调节器。
通过应用改进型PR调节器适当降低了给定频率附近的增益，适当增加带宽，增强系统的抗干扰能力，实现增益与稳定的平衡。
1 改进型PR调节器的原理传统PR调节器的传递函数为：[G1（s）=2Krss2+ω20] （1）式中：[ω0]为谐振频率，在本文中取电网频率50 Hz，即100[π]；[Kr]为比例系数。
图1为传统PR传递函数在[Kr]=1，[ω0]=100[π]时的Bode图，从图中可以看出在谐振频率[ω0]附近的增益非常大，而对远离谐振频率的信号衰减作用很明显，这使得可以对频率为[ω0]附近的信号实现无静差跟踪。
传统PR调节器在谐振频率[ω0]附近增益过高，带宽过于狭窄，使其对于频率波动过于敏感，稳定性不高。
针对这样的问题，改进型PR调节器可以适当降低谐振频率处的增益，适当增加带宽，增强系统的稳定性。
改进型PR调节器的传递函数为：[G2（s）=Kp+2Krωcss2+2ωcs+ω20] （2）式中：[ωc]参数决定调节器的带宽，[ωc]越大，调节器的带宽越大。
经计算可知，系统带宽为[ωcπ] Hz，如允许频率在±0.5 Hz波动，则有[ωcπ]=1 Hz，即[ωc]=π rad/s。
[Kr]影响控制器的增益，[Kr]增大时，系统带宽保持不变，但控制器的全频率范围增益都会增大。
[Kp]参数增大时，谐振频带以外的幅值增大，谐振频率处的幅值增大不明显[2]。
[ω0]为谐振频率，系统额定频率为50 Hz时，[ω0]=100π。
图2为改进型PR调节器在[Kp]分别为0.01，0.1，10，[ωc]=π，[Kr]=10，[ω0]=100π时的Bode图。
从图2中可以看出，随着[Kp]的增大，谐振频带以外幅值的增大比较明显，谐振频率处幅值略有增大但很快饱和。
合理搭配[ωc，][Kr，][Kp]的值，可以使改进型PR调节器能够兼顾稳态性能和抗干扰能力。
对比图1和图2可以看出，改进型PR调节器相比于传统PR调节器，在谐振频率处的增益降低，带宽有所增加，降低了系统对于频率波动的敏感性，做到增益与稳定的平衡。
2 基于改进型PR调节器的三相PWM整流器控制方法图3为三相电压型PWM整流器主电路结构图。
其中[ea，][eb，][ec]为交流侧电网电压，[ua，][ub，][uc]表示点a，b，c处的电压，[ia，][ib，][ic]表示交流侧的三相电流瞬时值，L和R分别表示交流侧滤波电感和等效电阻，C是PWM整流器的直流侧储能电容，[RL]是负载电阻，[eL]是负载电势，[Udc]是直流侧电容两端电压，[idc]是直流侧电流。
由图3中的电路结构可以得到：[ea=Ria+Ldiadt+uaeb=Rib+Ldibdt+ubec=Ric+Ldicdt+uc] （3）在两相静止[αβ]坐标系下，式（3）方程组变换为：[eα=Riα+Ldiαdt+uαeβ=Riβ+Ldiβdt+uβ] （4）式中：[uα]与[uβ]的值由PWM整流器中的6个全控器件的开关状态和直流侧电压[Udc]的值来决定，表1为[uα，][uβ]与开关状态的对应关系。
表1中，[SA，][SB，][SC]分别表示A，B，C三相上下桥臂的开关状态，[SA，][SB，][SC]值为1表示其对应相的上桥臂导通，下桥臂关断；[SA，][SB，][SC]值为0时表示其对应的下桥臂导通，上桥臂关断。
在式（4）中，令[vα=eα-uα，][vβ=eβ-uβ]可以得到：[vα=eα-uα=Riα+Ldiαdtvβ=eβ-uβ=Riβ+Ldiβdt] （5）由式（5）可得，可分别选取[vα，][vβ]控制[iα，][iβ。
]由此建立如下控制策略，控制框图如图4所示。
将实际的直流侧电容电压[Udc]与给定的直流侧电容电压[U*dc]比较后的误差信号[ΔUdc]送入PI调节器中，PI调节器的输出为期望的交流侧电流[d]轴分量[i*d]（d轴取电网电压矢量方向，电网电压矢量以角速度[ω0]旋转），这里使用PI调节器而不使用改进型PR调节器的原因是[U*dc]是直流量；交流侧电流的[q]轴分量的值取决于期望的交流侧功率因数角[φ，]单位功率因数运行下[φ]=0，[i*q]=0。
图中[θ]为电网电压矢量相位角，由[ea，][eb，][ec]的瞬时值经过Clark变换（3s/2s）获得。
[i*d]和[i*q]通过Park反变换（2r/2s）得到[i*α]和[i*β]（此两个信号角频率与电网角频率[ω0]相同）。
[i*α，][i*β]与[iα，][iβ]比较后的偏差信号分别通过改进型PR得到[v*α]和[v*β，]根据式（5）得到[u*α]和[u*β，]最后通过SVPWM算法得到三对全控器件的控制脉冲。
3 基于改进型PR调节器的三相PWM整流器仿真研究本文应用Matlab/Simulink对基于改进型PR调节器的三相PWM整流器进行仿真，仿真模型如图5所示。
仿真参数如下：三相电网电压有效值为220 V，频率为50 Hz，交流侧滤波电感[L=5 ]mH，电感的等效电阻[R=1 ]Ω，直流电容[C=4 ]700 μF，直流侧电压给定值为600 V，负载电动势为100 V，负载电阻初始为60 Ω，在1 s时切换为30 Ω。
PI调节器参数：[kp=1.2，][ki=0.4；]改进型PR调节器参数：[ωc=π，][Kr=10，][Kp=2，][ω0=100π。
]图6（a）所示是交流侧A相电压与电流的波形图，从图中可以看出电流电压同相位，实现单位功率因数运行。
在图中当[t=1 ]s时负载电阻由60 Ω切换为30 Ω，电流仍能较好地跟踪电压。
图6（b）为电容两端电压波形，从图中可以看出启动过程中超调较小，负载突变后能快速恢复稳定，系统动态性能良好。
图6（c）为交流侧A相电流的谐波分析图，从谐波分析中可以看到交流侧电流除基波外的谐波很少，说明改进型PR调节在给定频率附近能够有效抑制谐波。
图6（d）为[t=1 ]s时，电网频率由50 Hz突变为49.6 Hz的交流侧A相电压电流波形图，本系统的带宽为±0.5 Hz，从图中可以看到，电网频率从50 Hz突变到49.6 Hz后，电流仍能较好地跟踪电压。
图6（e）为电网频率为49.6 Hz的A相电流谐波分析图，从谐波分析中可以看到在49.6 Hz时交流侧电流谐波很少，说明在设定的带宽内改进型PR调节器仍能有效抑制谐波。