基于网络结构的快速SVPWM三电平PWM整流器的研究

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基于SVPWM的三电平整流器的研究

２１００年第ｌ２期
煤
炭
工
程
基于ＳＰＶＷＭ的三电平整流器的研究
王大伟，岳云涛
（北京建筑工程学院电气与信息工程学院，北京１０４００４）
摘
要：论文讨论了三相三电平二极管中点箝位型ＰＷＭ整流器电路拓扑，详细分析了空间矢
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｅｐｐｒｄｓｕｓｄｔｅｃｒｕｔｏｏｏｙｏｅｔｒｅｐａｅｈｅｅｅ，ｄｏｅｎｕｒｌ—ｐｉｔｌｍｐｄＰＭｈａｅｉｃｓｅｈｉｉｔｐｌｇｆｈｅｈｓ．ｔｒｅｌｖｌｉｄｅｔａｃｔｈｏｎ —ｃａｅＷ
ＷＡＮＧＤａ— ｗｅ．ＹＵＥｎ — ｔｏｉＹｕａ
（ｃｏｌｆｌｃｃａｄＩｆｒｔｎＥｇｎｅｎ，ＢｉｎｎｖｒｉｆＣｖｌｎｉｅｒｇａｄＡｃｉｃｕｅｅｉｇ１０４ＳｈｏｅｔｎｎｍａｉｎｉｅｒｇｅｉｇＵｉｓｙｏｉｇｅｎｎｒｈｔｔｒ，Ｂｉｎ００４，ＣｉａｏＥｒｉｏｏｉｊｅｔｉＥｎｉｅｊｈｎ）
ｒｃｉｅｎｎｄｅａｌａａｙｅｈｅｂａｉｉｃｐｅｏｈｅＳＷＭ．ＴｈｅｔｒｅＶＳｃｎｒｌｓｓｅｗｏｄｈａｅａｖｈａｅａｄｅｔｆｒａｄｉｔｉｎｌｚｄｔｓｃｐｒｎｉｌｆｔＶＰｉｈｅＲｏｔｏｙｔｍｕｌｖｏｇｎ
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三电平逆变器SVPWM控制策略的研究

三电平逆变器SVPWM控制策略的研究一、本文概述随着电力电子技术的快速发展，逆变器作为高效、可靠的电力转换装置，在新能源发电、电机驱动、无功补偿等领域得到了广泛应用。

其中，三电平逆变器因其输出电压波形质量好、开关损耗小、动态响应快等优点，受到了研究者的广泛关注。

空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM）作为一种先进的调制策略，通过合理分配三相桥臂的开关状态，可以实现对输出电压波形的精确控制，进一步提高逆变器的性能。

本文旨在深入研究三电平逆变器的SVPWM控制策略，通过理论分析和实验验证，探索其在实际应用中的优化方法和潜在问题。

文章首先介绍了三电平逆变器的基本结构和工作原理，为后续的控制策略分析奠定基础。

随后，详细阐述了SVPWM的基本原理和实现方法，包括空间矢量的定义、合成和分配等关键步骤。

在此基础上，本文重点分析了三电平逆变器SVPWM控制策略的优化方法，包括减小开关损耗、提高直流电压利用率、改善输出电压波形质量等方面。

本文还通过实验验证了三电平逆变器SVPWM控制策略的有效性。

通过搭建实验平台，测试了不同控制策略下的逆变器性能，包括输出电压波形、开关损耗、动态响应等指标。

实验结果表明，采用SVPWM控制策略的三电平逆变器在各方面性能上均表现出明显的优势，验证了本文研究的有效性和实用性。

本文总结了三电平逆变器SVPWM控制策略的研究现状和未来发展趋势，为相关领域的进一步研究提供了有益的参考。

二、三电平逆变器的基本原理三电平逆变器是一种在电力电子领域中广泛应用的电能转换装置，其基本原理在于利用开关管的导通与关断，实现直流电源到交流电源的高效转换。

与传统的两电平逆变器相比，三电平逆变器在输出电压波形上拥有更高的精度和更低的谐波含量，因此在大规模电力系统和电机驱动等领域具有显著优势。

三电平逆变器的基本结构通常包括三个直流电源、六个开关管以及相应的控制电路。

毕业论文-单相三电平SPWM整流器的研究与设计(shrimplm)

毕业论文-单相三电平SPWM整流器的研究与设计(shrimplm)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊摘要随着电力电子器件、高精度高速运算芯片、实时仿真及控制等技术的飞速发展，各类电力电子装置正广泛地应用于交直流可调电源、电力供电系统、电气传动控制与电化学生产等领域，然而大多数的电力电子装置都是通过变流器与电网相连，总存在网侧功率因数低以及输入电流谐波成分高的问题。

为了减小谐波干扰对电网质量的危害，以及可能因此而引发的事故，1994年3月国家技术监督局颁布了国标GB/T 14549-1993《电能质量公用电网谐波》。

抑制电力谐波提高功率因数的方法主要有两种，一种是装设专用的谐波补偿装置，该方法相应地带来了成本增加的问题；另一种是采用新型的高功率因数变流器。

PWM整流器作为高功率因数变流器的一个重要方向，在各种工业生产领域扮演着重要角色。

它不仅要求中间直流环节的电压保持恒定，交流侧功率因数为1，还要求尽量减少电流谐波。

然而相对于两电平PWM整流电路，三电平PWM整流器的功率开关管所承受的关断电压为直流侧电压的一半，减少了功率开关管的电压强度，同时电平数的增加使入端电流更接近正弦波，在同样的的开关频率及控制方式下，其电流谐波总畸变率（THD）要远小于两电平PWM整流器。

因此，本毕业设计以单相三电平PWM整流器为研究对象, 首先介绍了课题的产生背景、研究概况及意义，阐述了PWM整流器的工作原理，并对其开关工作模态以及拓扑结构进行了分析；其次，在此基础上，建立了三电平整流器的系统数学模型，并对PWM控制技术进行总结，采用电压电流双闭环控制，利用MATLAB/Simulink进行了仿真实验。

仿真结果表明，系统的工作情况与理论分析相符合，该系统不仅能使直流电压在一定范围内可调，而且使整流器交流侧电流谐波降低，实现了单位功率因数运行。

关键词：三电平整流功率因数校正MATLAB仿真┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊电流1u直流侧电容C1两端电压2u直流侧电容C2两端电压aS1-a S4/ b1S-b S4三电平整流器左/右半桥臂四个开关管aVD1-aVD4/bVD1-bVD4三电平整流器8个反并联二极管1C/2C直流侧上下两个支撑电容R入端电阻L入端电感LR直流侧输出负载电阻AS三电平整┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊流电路简化模型的A相开关BS三电平整流电路简化模型的B相开关目录摘要 ...................................................................................................................................... I I ABSTRACT........................................................................................... 错误!未定义书签。

中文翻译异步电动机基于svpwm的简化三电平矢量控制系统的研究--大学毕业设计论文

异步电动机基于SVPWM的简化三电平矢量控制系统的研究1 绪论三电平逆变器是应用于高压大容量传输领域的电源转换器,起源于1977年德国学者霍尔兹提出的三电平逆变器主电路及其程序。

1980年,纳夫莱和日本长冈大学的一些人在此基础上继续研究发展,用一对二极管取代了辅助夹开关,并且连接到上部和下部引脚主要开关的中点的按顺序分别补足中点箝位。

图1显示了该二极管中性点固定三电平逆变器的拓扑结构。

图1 二极管中性点固定三电平逆变器拓扑图2 简化三电平SVPWM算法三电平逆变器拓扑结构的每一相需要四个功率开关,两个钳位二极管,和四个持续流二极管。

不同的开关组合能产生不同的电压空间矢量规范，三电平逆变器可以产生27种不同的电压空间矢量规范, 每个适量对应着三电平逆变器不同的开关状态。

三电平电压空间矢量图如图2所示。

图2 三电平电压空间矢量三电平电压空间矢量比两电平电压空间矢量复杂很多。

过去，多数的三电平电压空间矢量控制方式是将一个象限划分为四个小三角形。

然后在每个小三角形里解决每个有效矢量动作时间。

解决所有的24个小三角形计算量是巨大的，为了确定的模式向量合成它需要解决在每个象限每个三角形的开关角。

所以与三角载波比较时我们可以计算比较。

这个计算方法是复杂的,很难适用于拓扑的三级或n能级(n≥3)逆变器。

三电平空间矢量可以被认为是由传统二级空间向量构成的6个小六角形。

三电平空间矢量图的每一个六角形的中心是小六边形内部的顶点。

三级空间矢量的分析如图3所示图3 三电平空间矢量分析三级电压空间矢量平面原始点是V0，当我们将三电平电压空间矢量平面减为两相电压空间矢量平面时，期望合成输出电压空间矢量的平面转化为包含参考电压空间矢量的小六角形。

原始点的6小六角是V1、V2、V3、V4、V5和V6.修正后我们可以考虑新的参考电压空间向量作为所需的输出电压空间矢量，然后按有效的顺序变换每个有效矢量和零矢量的坐标，然后整个研究平面完全转换为两级电压空间矢量平面。

基于g_h坐标系SVPWM算法三电平PWM整流器的研究

基于g 2h 坐标系SV PWM 算法三电平PWM整流器的研究符晓,伍小杰,于月森,姜小艳,葛娟(中国矿业大学文昌校区信电学院,江苏徐州221008) 摘要:介绍了三相三电平二极管中点钳位型PWM 整流器电路拓扑。

详细分析了空间矢量脉宽调制(SVPWM )的基本原理,针对传统的复杂SV PWM 算法,分析了一种基于g 2h 坐标系的简化SV PWM 算法。

这种方法在矢量选取和作用时间计算方面进行了简化,避免了大量三角函数的运算,可以应用到三电平及多电平SVPWM 算法中。

最后在Matlab 仿真环境中建立了三相三电平PWM 整流器的电压定向控制系统(VOC )的仿真模型,对三电平g 2h 坐标系SV PWM 算法进行了仿真研究,仿真结果验证了该算法的有效性。

关键词:三电平;脉宽调制整流器;空间矢量脉宽调制;g 2h 坐标系中图分类号:TM461 文献标识码:AR esearch on SVPWM Algorithm for Three 2level PWM R ectif ier B ased on g 2h CoordinateFU Xiao ,WU Xiao 2jie ,Yu Yue 2sen ,J IAN G Xiao 2yan ,GE J uan(School of Inf ormation and Electrical Engineering ,China University of Mining and T echnologyWenchang Cam pus ,X uz hou 221008,J iangsu,China )Abstract :The topology of three 2phase three 2level neutral 2point 2clamped PWM rectifier was presented.The basic principle of space voltage pulse width modulation was analyzed ,and the algorithm based on g 2h coordi 2nates was proposed.The algorithm simplified vectors selecting and f unction time calculating.No trigonometric function computing is needed compared to the traditional SVPWM algorithm.It can be applied in three 2level and multi 2level SV PWM algorithm.Finally ,the simulation of voltage oriented control (VOC )system for three 2phase three 2level voltage 2source PWM rectifier is set up.Simulation results prove the validity of the algorithm.K ey w ords :three 2level ;pulse width modulation rectifier ;space voltage pulse width modulation ;g 2h coordi 2nates system 基金项目:中国矿业大学校青年科研基金项目(OC080248) 作者简介:符晓(1985-),男,博士研究生,Email :xjwu @ 三相电压型PWM 整流器(VSR )目前已被广泛用于电网污染改造和提高电能利用率。

三电平NPC变流器SVPWM算法研究

三电平NPC变流器SVPWM算法研究多电平变流器是目前电力电子技术研究的焦点之一，相对于传统两电平变流器优点明显，但其常用的空间电压矢量控制算法（SVPWM）也更加复杂。

文章阐述了三电平SVPWM算法的基本原理以及1 概述随着新能源的不断发展，尤其是风电技术等新能源电力技术的发展，变流器在电力系统中的重要性也越来越高。

而相对于传统两电平变流器，三电平变流器具有明显的优点，如主开关器件承受的电压和du/dt减小一半，输出电压谐波小等优点，具有广阔的前景和应用价值[1]。

空间矢量脉宽调制[1][2]具有输出电流谐波少、转矩脉动小、直流利用率高等优点，是三电平变流器控制的首选方案。

相对传统算法，文章阐述了一种相对简单的方式来得到所需的作用时间，只需一个大区域的18个作用时间即可得到所需的所有作用时间，另外以60度坐标系来判断扇区简化计算，使算法变得简单。

2 SVPWM算法三电平SVPWM算法根据参考电压矢量由幾个基本矢量合成的原则来进行三电平变流器的控制，根据所需量的先后顺序，可以分为区域判断、作用时间计算以及作用时间分配三个部分。

2.1 参考矢量所在区域判断与传统算法类似，我们将基本空间矢量区域划分为6个大扇区、24个小区域。

但与传统算法不同，这里采用60度g-h坐标系来划分区域，简化计算。

以公式（1）转换到60度g-h坐标系后，以下列规则判断大扇区：N=1时，Vg>0且Vh>0；N=2时，Vg0且Vg+Vh>0；N=3时，Vg0且Vg+Vh0且Vh0且Vh0；2.2 作用时间计算判断完参考矢量在具体某一个区域之后，我们就可以根据伏秒平衡原理预先计算各个基本矢量所需的时间。

首先需要找到合成参考矢量所需的三个基本矢量V1、V2、V3，然后根据下面进行计算：V1T1+V2T2+V3T3=VrefTs （2）T1+T2+T3=Ts （3）类似地可以得到参考电压矢量在其他区域时的各基本矢量的作用时间，需要将各个区域所有基本矢量作用时间都计算出来，方便在使用时直接提取数据。

三电平pwm整流器控制策略研究

90 THE WORLD OF INVERTERS
ea ia Rs
0
eb ib Rs
ec ic Rs
Sa1
Da1
Sa2
Ls Ls Ls
Da 2 Sa3
Sb1
Db1
1 Sb2
Sc1 Dc1 1 Sc2
Db22 Sb3
Dc2 2
S c3
Sa4
Sb4
Sc4
图 1 三电平 PWM 整流器主电路图
i dc P
+
C1
-
udc1
RL
udc2
+
C2
-
N
2 三电平整流器的数学模型
三电平 PWM 整流器的工作本质在于通过控制 Si1-Si4 的开通与关断，保证稳定的直流侧输出电压 udc，
《变频器世界》 January, 2020
同时使得三相电流 ia、ib、ic 正弦化，并按照要求产生单位功率因数，以使得整个系统不对电网产生无功污染 [4]。
在建立三电平整流器数学模型前，假设有如下前提条件：
(1) 公共电网三相对称，刚性且稳定，为理想平衡电压；
(2) 主电路开关元件为理想元件，其通断控制由开关函数来描述；
(3) 直流侧负载为等效负载。根据电路原理和坐标变换理论，三电平 PWM 整流器在 d-q 坐标系下的电压方程为：
(1)
式（1）中，ud、uq 分别为整流器交流侧电压。将 d 轴定向于电网电压矢量方向，q 轴超前 d 轴 900。由式 (1) 可以看出 d、q 轴电流除受控制电压量 ud、uq 的影响外，还受耦合电压 ωLiq、-ωLid 电网电压扰动 ed、eq 的影响。对此可以采用状态反馈实现 d、q 轴电流间的解耦，采用前馈补偿消除电网电压扰动。所以，实际的控制电压应该包含三部分：

三电平NPC变流器SVPWM算法研究

三电平NPC变流器SVPWM算法研究作者：李兴熊明来源：《科技创新与应用》2016年第21期摘要：多电平变流器是目前电力电子技术研究的焦点之一，相对于传统两电平变流器优点明显，但其常用的空间电压矢量控制算法（SVPWM）也更加复杂。

空间矢量脉宽调制[1][2]具有输出电流谐波少、转矩脉动小、直流利用率高等优点，是三电平变流器控制的首选方案。

2 SVPWM算法三电平SVPWM算法根据参考电压矢量由几个基本矢量合成的原则来进行三电平变流器的控制，根据所需量的先后顺序，可以分为区域判断、作用时间计算以及作用时间分配三个部分。

2.1 参考矢量所在区域判断与传统算法类似，我们将基本空间矢量区域划分为6个大扇区、24个小区域。

但与传统算法不同，这里采用60度g-h坐标系来划分区域，简化计算。

直驱风力发电系统三电平PWM整流技术研究

直驱风力发电系统三电平PWM整流技术研究、摘要:直驱型风力发电系统的风力发电机需要通过大功率交直交变流器即全功率变流器将风力发电机直接并网,而开关器件水平无法满足全功率变流器的要求,因此研究了二极管箝位三电平PWM 整流器在直驱型风力发电系统中的应用。

针对这一拓扑和直驱型风力发电系统的特点,采用基于PWM整流器模型的跟踪指令电压矢量的空间矢量脉宽调制(SVPWM)电流控制策略,结果表明,该PWM 整流器可有效抑制注入电网的谐波,减小交流侧的电流波形畸变;在负载突变时保持直流电压恒定,输出有功、无功可调且动态跟随性能较好。

三电平PWM整流器作为全功率变流器的整流部分适合于直驱型风力发电系统的应用。

关键词:直驱型风力发电系统;全功率变流器;二极管箝位;三电平整流器;空间矢量脉宽调制;引言直驱型风力发电系统是一种新型的风力发电系统,它采用风轮直接驱动多极低速永磁同步发电机发电,然后通过功率变换电路将电能转换后并入电网,省去了传统双馈式风力发电系统中的齿轮箱,系统效率大为提高,有效抑制了噪声。

直驱型风力发电系统需要全功率变流器,而现有器件耐压水平未取得突破性进展,多电平技术因其可减小开关管电压应力,提高等效开关频率,非常适合应用于直驱型风力发电系统。

目前,常见的多电平变流器种类有:二极管箝位多电平变流器、飞跨电容多电平变流器、级联H桥多电平变流器及通用式多电平变换器等。

飞跨电容多电平变流器的开关负荷不一致,飞跨电容均压难以实现,级联H桥多电平变流器需要独立电源,成本较高,未得到广泛应用。

虽然二极管箝位多电平变流器存在中点电位平衡问题,但可通过适当的控制方法解决。

因此,低成本、控制简单的二极管箝位三电平PWM整流器成为当前直驱型风力发电整流变换研究的热点。

目前风力发电系统通常采用不控整流或二电平PWM整流电路,导致交流侧电压电流波形较差,功率因数不高,尤其对于交流侧发电机的稳定正常运行极为不利。

因此,本文介绍了采用SVPWM控制策略的三电平PWM整流器,不仅实现了交流侧功率因数可调,减小了波形畸变率,而且也可实现大功率的传输,为直驱型风力发电系统的研究及大规模应用奠定了基础。

基于SVPWM的三电平拓扑仿真与实验

基于SVPWM的三电平拓扑仿真与实验杨智，赵正明，胡璇罗浩电机传动系，国电南京自动化有限公司，南京210003，中国电气工程与应用电子技术，清华大学，北京100084，中国摘要：三电平逆变器已成为电力电子领域的研究热点。

在对三电平拓扑结构进行研究的基础上，给出了逆变器各节点的运行参数和波形，为设计可靠的系统和选择合适的半导体器件提供了参考。

一个三电平逆变器控制系统模型的提出和模拟在PSIM（PowerSIM），以及仿真的相关波形和数据详细。

同时给出了基于该设计的实际实验的运行参数和波形。

通过比较，证明了该控制系统的有效性。

还介绍了常用的半导体选择方法。

一、引言可靠性与价格成为电力电子的重要研究对象[ 1 ]。

然而，拓扑结构、控制方法、半导体选择、分布参数、工作条件等多方面因素影响着实际情况。

因此，一个成功的产品的设计应密切相关的分析，设计，仿真，实验的系统许多论文给出了SVPWM仿真，但不给出主电路的波形。

本文将讨论的三电平逆变器的拓扑结构，并提供模拟的配置（基于PSIM）。

在系统中选择主要的电气节点显示的电流和电压波形。

同时，一个三级调速55kW变频系统实验平台，是考虑到现实。

在实验中，主要的电气节点的真实波形的测量仪器，并将实验结果与仿真结果进行比较，以验证模型的正确性和合理性。

同时，对三电平逆变器的运行过程、主电路的特性、不同电节点之间的关系进行了分析。

为半导体器件的选择、工作站的分析、系统的设计和实验提供了参考。

二、控制算法模型众所周知，如果电流和电压波形能在电机间隙中形成圆旋转磁场，那么逆变器就具有良好的性能。

交-直-交变频器的输出脉冲电压的半导体。

如果脉冲电压可以使旋转磁场，电机将顺利运行。

因此，SVPWM算法就应该如此工作。

控制模型与PSIM的算法基于SVPWM算法。

图1中，每个参数都可以在仿真中进行调整。

图（1）控制算法模型三、主电路模型主电路模型是典型的三电平逆变器拓扑结构，如图2所示。

基于SVPWM技术的三相电压型整流器的控制研究

基于SVPWM技术的三相电压型整流器的控制研究作者：庞敏清来源：《科学与财富》2010年第01期[摘要] 在变频电机驱动时,矢量方向是连续变化的,因此我们需要不断的计算矢量作用时间。

为了计算机处理的方便,在合成时一般时定时去计算(如每0.1ms计算一次)。

由于计算出的两个时间的总合可能并不是0.1ms(比这小),而那剩下的时间就按情况插入合适零矢量。

因这种PWM是基于电压空间矢量去合成的,所以称为SVPWM技术。

本文基于此,对三相电压型整流器的控制进行了初步研究。

[关键词] SVPWM 电压整流器1、引言传统的PWM控制技术多用于两电平电路的驱动控制,其主要方法是正弦脉宽调制(SPWM),调制波为正弦波,依靠三角载波和调制波的比较得出交点实施控制,其电压利用率低,谐波含量大。

而随着微处理器技术的发展和多电平电路的出现,涌现出很多新的控制方法,如优化PWM 方式、滞环电流控制方式、空间电压矢量控制方式等等。

其中,空间电压矢量控制通过合理地选择、安排开关状态的转换顺序和通断持续时间,改变多个脉冲宽度调制电压的波形宽度及其组合,达到较好的控制。

其中,SVPWM技术具有电压利用率高、谐波含量小、大大改善了系统的静态和动态性能,具有结构简单、容易实现、控制精度高等特点。

2、SVPWM的基本原理电压空间矢量脉宽调制(Space-Vector Pulse Width Modulation,简称SVPWM)是80年代中期国外学者在交流电机调速中提出,由磁通轨迹控制思想发展而来的,其物理概念清晰,算法简单且适合数字化方案。

其思路是把互差120度作正弦变化的三相电压看作由一个在空间进行旋转的矢量分解而成。

电压空间矢量法是从电动机的角度出发,着眼于如何使电机获得恒定的圆形磁场,即正弦磁通。

它以三相正弦波电压供电时交流电机的理想圆形磁通轨迹为基准,用逆变器不同的开关模式产生的实际磁通去逼进基准磁通圆,从而达到较高的控制性能,使得电机具有较好的调速性能。

基于SVPWM调制的单相三电平PWM整流器研究

ＷａｇＬｊｎＪｇＷｅｎｉｉｉｕｎａ
摘
要：针对单相电压型三电平ＰＷＭ整流器，探讨了一种新的调制方法——空间电压矢量ＳＰＶＷＭ控制法。针对三电平变流器直流侧电压
调节和平衡问题，引入了一种新的电压平衡方法。建立了变流器系统的数学模型，并在ＭＴＡＡＬＢ环境下进行了计算机仿真。仿真结果表明：在机车运行的两种典型工况即牵引和再生下，ＳＰＶＷＭ调制使得牵引变压器一次侧的功率因数接近于１在电网侧可获得近似，正弦波的电流，而且可以在以上两种典型工况间实现平滑的转换。该电压平衡方法能够有效地平衡直流侧电容电压。
ｔｐｃｌｒｉｇｃｎｉｏｆｔｅｌｃｍｏｉｅｈｔｓｔｃｉｎａｄｒｇｎｒｔｅｍｏｅ，ｔｅｐｗｒａｔｒｏｅｐｉｒｉｅｉｎａｌｎｔｙｉａｋｎｏｄｔｎｏｏｏｔｓｔａａｔｎｅｅｅａｉｄｓｈｏｅｃｏｎｔｒｗｏｉｈｖｉｒｏｖｆｈｍａｙｓｄｓｅｒｙｕｉｙｂｅＳＷＭｔａｅｙｔｅｗｖｆｒｏｅｃｒｅｔｏｈｉｅｓｄｓｎａｉｕｏｄｌｎｈｈｇｓｂｔｅｎｔｅｔｏｍｏｅｓｙｔＶＰｈｓｒｔｇ，ｈａｅｏｍｆｔｕｒｎｎｔｅｌｉｅｉｅｄＹｓｎｓｉａ，ａｄｔｅｃａｅｅｗｅｗｄｓｉｈｎｎｈ
西南交通大学电气工程学院（四川成都６０３）宋文胜冯晓云王利军蒋威１０１（ｃｏｌｆＥｅｔｃｌｎｉｅｎ，Ｓｕｈｅｉｏ７Ｕｉｒｔ，Ｃｅｇｕ６０３，ｈｎ）ＳｎｎｈｎＦｎｉｏｕＳｈｏｏｌｒａｇｎｒｇｏｔｗｓＪ１ｃｉＥｅｉｔａ，ｎｅｉｖｓｙｈｎｄ１０１ＣｉａｏｇＷｅｓｅｇｅｇＸａｙｎ

三相PWM整流器的研制

三相PWM整流器的研制赵武玲;彭树文;王伟强;姚广【摘要】本文提出了一种基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的直接电流控制策略的三相电压型PWM整流器,给出了它的拓扑结构及数学模型.为了提高系统的可靠性,优化了主电路结构设计及控制系统软硬件设计,并搭建了样机进行试验.试验结果表明三相PWM整流器带负载运行效果良好,所设计的控制系统具有很好的稳态和动态性能.【期刊名称】《电气技术》【年(卷),期】2013(000)005【总页数】4页(P41-44)【关键词】整流器;状态空间矢量脉宽调制;抗干扰【作者】赵武玲;彭树文;王伟强;姚广【作者单位】核工业理化工程研究院,天津300180【正文语种】中文传统变频器其整流器部分多采用二极管整流或可控硅整流方式，输入电流谐波大，对电网造成很大污染，工程应用中需要另外加装功率因数补偿装置，成本高，体积大。

随着绿色能源的快速发展，脉宽调制（PWM）整流器技术以其能够实现网侧单位功率因数控制、输入电流高度正弦化、动态调整性能好等优点，成为电力电子行业的研究热点，也逐渐地被应用于变频器领域中。

目前，PWM 整流器技术主要采用间接电流控制及直接电流控制两种方式，其中基于状态空间矢量脉宽调制（SVPWM）的直接电流控制方式，具有快速的动、静态调整性能及较高的直流电压利用率等优点，正成为 PWM整流器控制领域研究的热点。

本文采用基于SVPWM的直接电流控制方式，建立了以数字信号处理器（DSP）TMS320LF2407A为核心的数字控制系统，为提高系统工作的可靠性和稳定性，优化系统主电路结构设计、控制系统硬件电路设计及软件设计。

1 基于空间矢量的控制策略如图1所示，电压型PWM整流器的拓扑结构与二电平逆变器结构类似。

其主要部件由三相输入侧电感L，三对IGBT开关器件，直流侧输出电容C，以及负载Rdc组成。

图中R代表电感线圈的等效电阻，一般可以忽略。

图1 电压型PWM整流器拓扑结构图在三相静止对称坐标系(a, b, c)中，PWM整流器开关函数模型[1]为式中，sk为单极性二值逻辑开关函数(k=a, b, c)；iL为整流器直流侧负载电流；vdc为直流电压。

基于SVPWM三电平整流器的设计与研究

基于SVPWM三电平整流器的设计与研究作者：谭姗姗来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第40期【摘; 要】以提升机的整流装置为研究背景，从通用性出发，重点针对大功率发射机功率因数低的问题，开发包括整流器在内的新型电力电子变流装置，使其在使用时既不产生谐波，也不消耗无功功率，即在整流电路工作时，使输入侧的电流正弦化，输入功率因数为1或者接近于1，能量实现双向流动，真正实现绿色电能的转换，因此研究这样一种特种电源具有重要的实用意义。

【关键词】三电平整流器;SVPWM;控制技术;中点平衡由于电力电子器件、高精度高速运算芯片、实时仿真及控制等技术的飞速发展，各类电力电子装置正广泛地应用于交直流可调电源、电力供电系统、电气传动控制与电化学生产等领域给人们带来了一系列的新问题：无功和谐波对电网的污染日益严重，环境逐渐恶化，能源也越来越匱乏。

在这个背景下，随着多电平技术的发展和日趋成熟，对三电平整流器的研究近年来成为热点，提高电网的功率因数，消除电网谐波污染，已成为整流器技术发展的趋势。

随着科学技术的迅猛发展，大量的非线性电力电子变流装置在现代工业、交通、国防、生活等领域得到广泛应用，如交直流换流设备、整流器以及输入端为整流电路的变频器和不间断电源等，它们完成了对电能进行变换处理的任务，使得用电设备处于比较理想的工作状态，或者满足负荷某些特殊的要求，从而获得最大的经济效益。

当今，经过变换处理后再供用户使用的电能在全国总发电量中所占的百分比，已经成为衡量一个国家技术进步的主要标准之一[1]。

然而，这些非线性负荷设备在传递、变换、吸收过程中把部分基波能量转换成谐波能量，造成交流输入电压、电流发生畸变，向系统中注入高次谐波，使输入功率因数降低，电能质量下降，对电力系统包括用户的安全、经济运行产生严重的危害和影响，甚至造成电力设备的损坏，干扰保护产生误动，引发电力系统大面积停电等事故。

随着电力电子的迅猛发展，这些变流装置的应用场合和容量无疑都将日益增长，其产生的谐波和危害也日益严重，因此抑制谐波污染引起世界各国的高度重视，具有十分重要的研究意义。

基于SVPWM算法的数字控制三电平逆变器的研究

基于SVPWM算法的数字控制三电平逆变器的研究【摘要】三电平逆变器属于电压型逆变器，它是多电平逆变器中比较有实用意义的一种电路，本文通过深入论述三电平逆变器SVPWM的基本原理及算法特点，总结了SVPWM的应用特点，为其能在工程领域应用提供一定的工程参考价值。

【关键词】逆变器；SVPWM；数字控制1.引言与传统的两电平逆变器相比，三电平逆变器自从上世纪80年代提出以后，逐步成为目前在系统设计和工程应用研究的热点之一。

三电平逆变器属于电压型逆变器，它是多电平逆变器中比较有实用意义的一种电路。

三电平逆变器具有好的输出电压、电流波形；器件具有两倍的正向阻断电压能力；能降低开关频率，从而使系统损耗减小让低压开关器件应用于高压逆变器中，然而由于其逆变状态比传统的两电平逆变器多若干倍，以及中点电压的不均衡问题给三电平逆变器带来了很多控制方面的复杂性。

多电平逆变器的思想提出至今，出现了许多控制方法，但归纳起来主要有三种：正弦载波PWM（SPWM）、选择性消谐波PWM （HEPWM）、空间矢量PWM（SVPWM）。

2.三电平逆变器SVPWM方法的原理空间矢量PWM（SVPWM）是国外学者在交流电机调速中提出的，是由磁通轨迹控制思想发展而来的，其物理概念清晰，能明显减少逆变器输出电流的谐波成分，以及输出电压利用率高、中点电位易于控制平衡和功率管的开关次数较少，更容易且适合数字化实现。

SVPWM一经问世，就成为三相逆变器中最重要的调制方式。

它用空间矢量的概念来计算开关作用时间，是一种简化的数字PWM 调制。

SVPWM又称磁链追踪型PWM法，它是从电动机的角度出发，其着眼点是如何使电动机获得圆磁场。

具体地说，它是以三相对称正弦波电压供电下三相对称电动机定子理想磁链圆为基准，由三相逆变器不同开关模式下所形成的实际磁链矢量来追踪基准磁链圆，在追踪的过程中，逆变器的开关模式作适当的切换，从而形成PWM波。

2.1 空间电压矢量的定义交流电机绕组的电压、电流、磁链等物理量都是随时间变化的，分析时常用空间矢量来表示。

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。

基于相电压重构的三电平PWM整流器的研究

基于相电压重构的三电平PWM整流器的研究何至源;倪榛潞;魏星;李媛【摘要】在简化三电平空间矢量脉宽调制算法的基础上,提出了三电平整流器输入相电压重构的占空比模型,并以此求得整流器控制中所需的虚拟磁链;针对虚拟磁链计算过程中的积分初值问题,采用3个并联一阶低通滤波器组成的新型虚拟磁链观测器,可使所得磁链幅值无差且无相移.实验结果证明了磁链观测器的可靠性和基于虚拟磁链控制方案下三电平整流器良好的动静态特性.%Based on the simplified three-level SVPWM algorithm,the output voltage reconstruction duty cycle model was proposed and the virtual flux which is needed in three-level rectifier control can be calculated; considering the integral process of initial value problems for virtual flux calculation, a virtual line-flux-linkage observer using three one-stage low-pass filter instead of pure integrator is steady to get phase and amplitude.Its reliability and favourable dynamic and static characteristic are proved by experiments.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2012(042)012【总页数】4页(P27-30)【关键词】三电平PWM整流器;虚拟磁链定向;相电压重构的占空比模型【作者】何至源;倪榛潞;魏星;李媛【作者单位】江西宜春供电公司,江西宜春336000;江西宜春供电公司,江西宜春336000;江西宜春供电公司,江西宜春336000;江西宜春供电公司,江西宜春336000【正文语种】中文【中图分类】TM4611 引言目前国内应用的PWM整流器大多以两电平为主，相比两电平而言，三电平PWM 整流器在同等情况下不仅降低了对功率器件的要求，而且输出电压或电流的谐波也大为减少，同时在较低的开关频率上也能保证交流侧输入电流拥有一定的正弦度，可以说三电平是电力电子设备发展的一个重要趋势。