单相全桥PWM整流器的直接电流控制技术研究

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基于直接电流控制的PWM波整流电源设计

[导读]用DSP实现高功率因数PWM整流器的控制摘要：PWM整流器是一种高功率因数的电源变流器。

采用了电流追踪型控制方式用DSP实现高功率因数PWM整流器的控制摘要：PWM整流器是一种高功率因数的电源变流器。

采用了电流追踪型控制方式对PWM整流器进行控制，并且设计了以高性能的DSP芯片TMS320F240为核心的全数字控制系统。

实验证明，该控制系统具有控制灵活，精度高，动态响应好，所受干扰小等优点。

关键词：数字信号处理器；电流追踪；脉宽调制整流器1 引言PWM整流器是应用脉宽调制技术发展起来的一种新型电源变流器。

其基本原理是通过控制功率开关管的通断状态，使整流器输入电流接近正弦波，并且电流和电压同相位，从而消除大部分电流谐波并使功率因数接近于1。

本文采用TI公司的TMS320F240DSP对整流器实现数字控制,这一方法相对于模拟控制具有以下优点：1）控制灵活在数字控制系统中，主要利用软件算法实现控制方案，相比于模拟控制较灵活；2）可靠性高微机系统由于采用元器件较少，信号全部采用数字处理，故受干扰小，可靠性高；3）故障分析容易信号检测将取得的信息寄存，具备记忆的能力，故容易实现故障诊断；4）参数设定简便可以使系统的调试工作变得很方便。

基于以上考虑，本文采用了以DSP为核心的数字控制系统实现对整流器的控制。

2 TMS320F240的主要特点TMS320F240是一款专门为电机控制而设计的DSP，因而，它不仅具有普通数字信号处理器的高速运算功能——20MIPS的处理能力，而且片内还集成了丰富的外设功能模块：双10位A/D 转换器，28个可独立编程的多路复用I/O引脚，带有锁相环的时钟模块，带中断的看门狗定时器模块等。

特别是F240片内设置了一个事件管理器，可以提供12路比较/PWM通道，3个具有死区功能的全比较单元，3个单比较单元，3个16位通用定时器等，这一外设装置大大简化了用于产生同步脉宽调制PWM波形的控制软件和外部硬件，只需很少的CPU干预即可产生所需的PWM 波，因而特别适合于控制需要多个PWM输出的装置，如三相电机和整流器。

基于DSP单相PWM整流器的控制器研究

电力电子技术 Power Electronics
Vol.43 No.3 March，2009
基于 DSP 单相 PWM 整流器的控制器研究
杨顺风，冯晓云，韩坤，黄金（西南交通大学，四川成都 610031）
摘要：对于单相 PWM 整流器，为了减少直流侧电压二次波动对网侧电流的影响，实现网侧电流正弦化及输入端高功
中 udc 为传统的控制策略不对直流侧电压波形进行
滤波的波形，而 udc′为加入陷波滤波器的新控制器所
得到的直流侧电压的反馈波形。
（下转第 75 页）
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基于热管散热的 LED 器件封装热分析
热器与环境之间的热阻 RE-A-C 明显上升，说明铜板相变传热的扁平热管应该是一个很好的散热装置。
率 fc=2.5 kHz。当 Q 分别取 1，2，5，10 时，利用 Matlab
对陷波滤波器进行频域分析，其结果如图 3 所示。
图 3 不同品质因数下的幅频、相频特性
可见，Q 值越大，陷波滤波器的选频特性越好。
选取 Q=10，则陷波滤波器的传递函数就已确定为：
G（s）=
s2+6282 s2+（628/10）s+6282
4 二次谐波影响消除控制器设计
由上述分析可知，单相 PWM 整流器的直流侧
二次波动会通过反馈环节对网侧电流产生影响，进
而会降低整流器的工作性能。为了消除这种影响，可
以设计一种能够消除特定次谐波的陷波滤波器[5]，在
采回的 udc 被送入 PI 控制器前将其中的二次波动值滤掉，从而消除直流侧电压二次波动对网侧电流的
频率和相位相结合，得到与电源电压同频率和相位
的网侧电流给定值 is*；而 is* 又作为电流内环的输入信号，通过不同的控制方法来实现实际的网侧电

PWM整流器及其直接电流控制技术的研究_田俊祥_2_1_1PWM整流器的基本原理

72 PWM 整流器控制原理、分类及数学模型2.1 PWM 整流器的基本原理2.1.1 PWM 整流器的基本原理概述从电力电子技术发展来看，整流器是较早应用的一种AC/DC 变换装置。

整流器的发展经历了不控整流器(二极管整流)、相控整流器(晶闸管整流)到PWM 整流器(可关断功率开关管)的发展历程。

传统的相控整流器，虽然应用时间较长，技术也较成熟，而且被广泛使用，但是存在很多缺点。

虽然二极管整流器，改善了整流器网侧功率因数，但仍会产生网侧谐波电流以“污染”电网；另外二极管整流器的不足还在于其直流电压的不可控性。

针对上述不足，PWM 整流器已对传统的相控及二极管整流器进行了全面改进。

其关键性的改进在于用全控型功率开关取代了半控型功率开关和二极管，以PWM 可控整流取代了相控整流和不控整流。

PWM 整流器可以取得以下优良性能:(1)网侧电流为正弦波；(2)网侧功率因数控制；(3)电能双向传输；(4)较快的动态控制响应。

显然，PWM 整流器已不是一般传统意义上的AC /DC 变换器。

由于电能的双向传输，当PWM 整流器从电网吸取电能时，其运行于整流工作状态；而当PWM 整流器向电网传输电能时，其运行于有源逆变工作状态。

所谓单位功率因数是指：当PWM 整流器运行于整流状态时，网侧电压、电流同相(正阻特性)；当PWM 整流器运行于有源逆变状态时，其网侧电压、电流反相(负阻特性)。

进一步研究表明，由于PWM 整流器其网侧电流及功率因数均可控，因而可被推广应用于有源电力滤波及无功补偿等非整流器应用场合[42]。

综上可见，PWM 整流器实际上是一个其交、直流侧可控的四象限运行的变流装置，为便于理解，以下首先从模型电路阐述PWM 整流器的基本原理。

PWM整流器的模型电路如图2-1所示。

从图2-1可以看出:PWM 整流器模型电路由交流回路、功率开关桥路以及直流回路组成。

其中交流回路包括交流电动势e 以及网侧电感s L 等；直流回路包括负载电阻L R 及负载电势L e 等；功率开关桥路可由电压型或电流型桥路组成。

基于单相PWM整流器直接电流控制策略的研究

基于单相PWM整流器直接电流控制策略的研究
1.前言
随着电力电子技术的发展，功率电子设备的应用越来越广泛，致使大量的
非线性负载涌入电网，给电力系统的电压和电流都带来了越来越严重的谐波
污染。

而PWM整流器提高了系统的功率因数，降低了对电网的谐波污染，
得到了人们的重视。

根据输入电感电流状态PWM整流器可分为电流断续工作模式(DCM)和电
流连续工作模式(CCM)，由于CCM模式具有输入输出电流纹波小、滤波容易、器件导通损耗小、适用于大功率场合等优点，得到了更多地关注。

在CCM模式中，根据是否直接选取瞬态电感电流作为反馈量，又可分为直接电流控制和间接电流控制。

间接电流控制结构简单、无需电流传感器，但是它
最大的缺点是电流动态响应缓慢，甚至交流侧电流中含有直流分量，且对系
统参数波动较敏感。

相对于间接电流控制，直接电流控制把整流器的输入电
流作为反馈和被控量，形成电流闭环控制，使电流动、静态性能得到了提高，同时也使网侧电流控制对系统参数不敏感，从而增强了电流控制系统的鲁棒性。

所以，直接电流控制技术有着非常广阔的应用前景和使用价值。

2.单相电压PWM整流器原理框图
单相电压型PWM整流器的拓扑结构如图1所示，它主要由三部分组成：
交流回路、功率开关桥路、直流回路。

其中交流回路包括交流电动势UN 、网侧电阻RN 及网侧电感LN 等;直流回路包括由电感L2和电容C2组成的串联谐振电路用来滤除电网的2次谐波分量、滤波电容Cd 及负载RL等;功率开关桥路由四个反并联二极管的IGBT组成。

单相PWM整流器的直接电流主要控制策略分析

单相PWM整流器的直接电流主要控制策略分析伴随着我国科学技术以及相关电力技术的不断发展，现阶段我国的电力系统非常发达，同时电力系统中使用的设备也变得种类繁多，功能齐全。

在这种状态下，一旦使用大量的电力设备就会导致我国的电力系统中出现电流超负荷以及电压超负荷。

我国现阶段解决这種问题的办法之一就是使用单相PWM整流器来进行电流控制。

文章主要针对单相PWM整流器的直接电流控制策略进行详细的阐述以及分析，希望通过文章的分析以及阐述能够有效地提升我国电流控制的效果，同时也为我国电力系统的进一步发展以及创新贡献力量。

标签：单相PWM整流器；直接电流的控制；分析；控制策略我国近些年的电子设备尤其是带有一定功率的电子设备正在越来越多的被应用，这样的状况就直接导致了我国的国家电网系统承载了越来越多的非线性电力负载，给我国国家电网中的电流以及电压带来了很多问题，其中谐波污染是一个较为突出的问题。

为了解决这一问题，我国的电力系统引进了PWM整流器，通过整流器的有效处理，大大地提升了电力系统中的系统功率因数，这样就会在很大程度上减少电网系统中的谐波污染。

通过一段时间的应用，整流器的功能和使用效果逐渐被人们认可以及关注。

在整流器工作过程中根据系统中的电感电流的运行状态可以分析两种工作模式。

第一种是电流断续的整流器工作模式；第二种是电流连续的整流器工作模式。

上述两种整流器工作模式中，电流连续的工作模式受到了更多的应用和重视，主要的原因是电流连续整流器的工作模式具有四个优点，第一个是连续电流的整流器能够有效地进行小波纹的电流输出；第二个是连续电流的整流器更加容易进行滤波操作；第三个是连续电流模式的整流器元器件的工作损耗小；第四个是连续电流模式的整流器能够进行大功率的电流控制。

在连续电流模式的整流器工作过程中，工作电流反馈量主要是有瞬间电流感应数值作为参考，这样就能够保障整流器在工作过程中进行直接电流的有效控制以及间接电流的有效控制。

单相全桥PWM整流器输入电流内环式控制方法的分析与仿真比较

单相全桥PWM整流器输入电流内环式控制方法的分析与仿真比较宋芸;冯乃光【摘要】There are lots of input current inner ring control methods for single-phase full-bridge PWM rectifier. PI and PR control methods are relative mature technologies, but the deadbeat control, repetitive control, adeptive prediction current con-trol and other digital algorithm control are still not mature. In the practical application, the selection of control method might seriously affect the properties of products. The theoretical analysis and simulation comparison for many control methods is car-ried out in this article. It has a certain reference value for practical projects.%单相全桥型PWM整流器的输入电流内环式控制方法多种多样.PI控制、使用虚拟坐标变换的PI控制、PR控制等控制方法技术较成熟,而无差拍电流控制、重复控制、自适应预测电流控制等数字算法控刳尚不成熟.在实际应用中究竟选择何种控制方式,对产品性能影响很大.在此控制方法进行理论分析比较,并利用仿真比较得出一些重要结果,对实际工程有一定的实用参考价值.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2013(036)004【总页数】4页(P111-114)【关键词】单相全桥PWM整流器;输入电流内环式控制;PI控制;PR控制【作者】宋芸;冯乃光【作者单位】南京林业大学信息科学技术学院,江苏南京210037;四川广播电视大学,四川成都610073【正文语种】中文【中图分类】TN964-34随着电力电子技术和计算机技术的发展，出现了以PWM控制技术为基础的各类变流装置。

单相逆变电路的PWM控制设计与研究

单相逆变电路的PWM控制设计与研究单相逆变电路是将直流电能转换为交流电能的一种电路，广泛应用于电力电子领域。

PWM（Pulse Width Modulation）控制是一种常见的电力电子控制技术，可以通过改变脉宽来控制输出电压或电流的大小。

本文将对单相逆变电路的PWM控制进行设计与研究。

首先，我们需要了解单相逆变电路的基本原理。

单相逆变电路由整流器、滤波器和逆变器三部分组成。

整流器将交流电转换为直流电，滤波器对直流电进行滤波平滑处理，然后逆变器将滤波后的直流电转换为交流电输出。

在PWM控制中，我们通过改变逆变器开关管的导通时间来控制输出电压的大小。

具体的控制策略可以采用多种方式，如单脉冲控制、多脉冲控制、正弦PWM控制等。

下面我们以正弦PWM控制为例进行设计和研究。

正弦PWM控制的基本原理是根据交流电的周期特性，在每个周期内将直流电分为多个小时间段，并根据所需输出电压的大小，决定每个小时间段中开关管的导通时间。

具体的步骤如下：1.确定输出电压的频率和幅值：根据实际需求，确定输出电压的频率和幅值。

2.将一个正弦周期分为N个小时间段：根据所需输出电压的频率，将一个正弦周期分为N个小时间段，每个小时间段的长度为Ts/N，Ts为正弦周期的长度。

3.确定每个小时间段的导通时间：根据所需输出电压的大小，确定每个小时间段中开关管的导通时间。

可以使用查表法、数学计算等方法来确定导通时间的大小。

4.通过控制开关管的导通时间来实现PWM控制：根据上一步确定的导通时间，在每个小时间段中控制开关管的导通和关断。

导通时间越长，输出电压的幅值越大；导通时间越短，输出电压的幅值越小。

5.根据PWM控制的结果进行反馈调节：根据PWM控制的结果，比较实际输出电压和所需输出电压的差异，通过反馈调节来控制PWM的导通时间，使得实际输出电压尽量接近所需输出电压。

以上就是单相逆变电路的PWM控制的基本设计和研究过程。

当然，实际的PWM控制会比以上步骤更加复杂，需要考虑到电路元件的参数、变化范围和非线性特性等因素，同时还要考虑到电路的稳定性和可靠性等方面的问题。

PWM整流器及其控制策略的研究

PWM整流器及其控制策略的研究随着电力电子技术的发展，PWM整流器在新能源、电力牵引、电力电子变换等领域的应用越来越广泛。

PWM整流器具有高效率、低谐波、快速响应等优点，但其控制策略的设计是整个系统性能的关键。

本文将对PWM整流器的控制策略进行详细的研究和分析。

PWM整流器采用全控型器件，通过脉冲宽度调制（PWM）控制整流器输入电流的幅值和相位，实现高功率因数和低谐波电流的目标。

其电路结构包括三相电压型PWM整流器、三相电流型PWM整流器以及交-直-交PWM整流器等。

开关控制策略通过控制开关管的通断时间来实现电流的控制。

该策略具有实现简单、动态响应快等优点，但开关的通断会造成较大的功耗损失，且在负载突变时响应速度较慢。

PWM控制策略通过调节脉冲宽度实现对电流的控制。

该策略具有谐波含量低、控制精度高等优点，且在负载突变时响应速度快。

但PWM控制需要较高的采样精度和计算能力，且在实际应用中需要考量的参数较多。

滑模控制策略通过将系统状态引导至设定的滑模面上实现电流的控制。

该策略具有对参数变化和外部扰动不敏感、无需精确的系统模型等优点，且可以实现无静差跟踪。

但在实际应用中，滑模控制的计算实现较为复杂，且在实际系统中应用难度较大。

为了验证上述控制策略的效果，我们设计了一个基于电压型PWM整流器的实验系统。

实验中，我们采用了MATLAB/Simulink进行系统建模和仿真，并使用高性能DSP实现了实时控制。

实验结果表明，PWM控制策略在稳态和动态性能上都优于开关控制策略和滑模控制策略。

具体来说，PWM控制策略在负载突变时的响应速度较快，且可以实现更高的系统效率。

本文对PWM整流器的控制策略进行了详细的研究。

通过对比分析开关控制策略、PWM控制策略和滑模控制策略的优缺点和应用场景，发现PWM控制策略在许多方面都表现出优越的性能。

在实验设计和结果分析中，我们验证了PWM控制策略的优点。

展望未来，PWM整流器控制策略的研究将更加深入。

单相PWM整流器瞬态电流控制策略的研究

（南交通大学，四川成都西６０３）１０１
摘要：对单相两电平Ｐ针ＷＭ整流器在铁路牵引传动中应用的要求，析了其工作原理和工作状态．立了相应的开分建关函数数学模型，介绍了ＳＷＭ的调制原理，重分析了瞬态电流的控制方法。验证明，态电流控制能实现网并Ｐ着实瞬侧功率因数接近于１直流侧电压稳定、侧电流谐波小等控制目标。、网关键词：流器：脉宽调制；态电流控制整瞬中图分类号：Ｍ４１Ｔ６文献标识码：Ａ文章编号：００１０（０９１— ０２０１０－０Ｘ２０）２００ — ２
ＴｈａｓｅｔＣｕｒｎｎｒｌｏｉｇｅＰａｅＰＭｃｉｅｓｅＴｒｎｉｎｒｅｔＣｏｔｏｒＳｎｌｈｓＷｆＲｅｔｒｉｆ
ＺＨＥＮＧＪｎ，ＦＮＧａ —ｕ，ＸＩａｇｙｕＥＸｉｏｙｎＥＷｎ —ｕ，ＺＨＡＮＧＪｎｌｇｕ —ｉｎ（ｏｔｗｓＪｏｎｎｅｓｙＣｅｇｕ６０３，ｈｎ）ＳｕｅｔｉｔｇＵｉｒｉ，ｈｎｄ１０１Ｃｉａｈａｏｖｔ年ｌ２月
电力电子技术
ＰｏｒＥｌｔｏｉｗｅｅｃｒｎｃｓ
Ｖｏ．３，Ｎｏ１１４．２
Ｄｃｍｂｒ２０ｅｅｅ０９
单相ＰＷＭ整流器瞬态电流控制策略的研究
郑俊，冯晓云，谢望玉，张峻领

单相全桥PWM整流器

电流直接控制（DCC）的主要原理
• 要实现整流器的单位功率因数控制，关键在于控制电流。 • DCC的基本思想是通过外环的电压调节器产生电流幅值与网侧电压同频同相的单位正弦波相乘得到电流指令，内环电流环的主要任务是使网侧输入电流跟踪该电流指令。
控制系统仿真模型
仿真结果及分析
左图可以看出系统调整时间较短，速度较快。右图可以看压为400V，负载电阻为30Ω。经计算功率因数近似为1。
仿真结果及分析
左图可看出当外部给定电压发生改变时，系统调整速度较快，且较稳定。右图可以看出在给定为500时交流侧电流接近60A电阻不变，经计算，功率因数也接近为1。
dcc的基本思想是通过外环的电压调节器产生电流幅值与网侧电压同频同相的单位正弦波相乘得到电流指令内环电流环的主要任务是使网侧输入电流跟踪该电流指控制系统仿真模型仿真结果及分析左图可以看出系统调整时间较短速度较快
单相全桥PWM整流器直接电流控制
赵雨欣 0211437
主要内容
• 电流直接控制的主要原理 • 控制系统仿真模型 • 仿真结果及分析

能量可回馈的单相PWM整流器研究

能量可回馈的单相PWM整流器研究针对单相全桥电压型PWM整流器，分析了其主电路拓扑和开关模式，根据其稳态矢量关系，指出整流器实现单位功率因数运行，关键在于控制网侧电流。

采用基于滞环电流控制的双闭环控制策略，提高系统的动静态性能。

实验验证了此方案具有能使整流器网侧功率因数接近于1、直流侧电压稳定、能量可回馈等优点，能很好满足控制系统动态性能和静态性能的要求。

还将PWM整流器应用于背靠背永磁同步电机驱动系统中，具有很好的工程实用价值。

标签：整流器；单极性调制；矢量关系；滞环电流控制1 引言电压型脉宽调制（pulse width modulation，PWM）整流器由于具有能量双向流动、功率因数高、谐波污染少等优点，已逐渐代替传统的二极管或相控整流，并广泛应用于工业直流电源、变频调速系统、无功功率补偿、新能源（如太阳能、风力发电）等领域[1-4]。

在PWM整流器技术发展过程中，电压型PWM整流器网侧电流控制策略分为两类：间接电流控制和直接电流控制。

由于间接控制其网侧电流的动态响应慢，且对系统参数变化灵敏，因此此控制策略已逐渐被直接控制策略所取代[5]。

滞环电流控制[6]属于直接控制方案中的一种，技术电路简单，电流动态响应速度快，且对电路参数变化不敏感，对负载适应能力强，无需载波，因此输出电压中不含特定频率的谐波分量。

但滞环电流控制存在开关损耗大的问题，对此，可以选择合适的开关模式来降低其开关损耗。

2 单相PWM整流器的工作原理2.1 主电路拓扑单相全桥电压型PWM整流器的主电路电路拓扑如下图1所示。

图中，Ti （i=1，2，3，4）为功率开关管；Di （i=1，2，3，4）为续流二极管，兼有整流的作用；us为网侧电压；is为网侧电流；Vdc为整流器直流侧电压；idc 为整流器输出电流；ic为直流侧电容电流；iL为负载电流；L为交流侧电感；Cd为直流侧电容；RL为直流侧负载；E为用电负载（最常见的是电动机负载）的感应电动势；图中给出了各个电压、电流的正方向。

一种基于直接电流控制的单相PWM整流器

一种基于直接电流控制的单相PWM整流器刘翔宇;王荣杰;周海峰【摘要】为了解决传统PWM整流器中存在的严重谐波污染,以及电流相位滞后的问题,提出一种基于直接电流控制的双闭环控制策略,在传统双闭环PI控制策略的基础上加入了交流侧电压前馈环节.为了实现交流侧电流正弦化,虚构了一个与交流侧电压相差90°的电压,通过锁相环技术实现交流电压相位跟踪.实验结果表明:交流侧能够以近似单位功率因数运行,直流侧电压超调量小且输出稳定.【期刊名称】《集美大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(024)003【总页数】6页(P198-203)【关键词】PWM整流器;双闭环控制;交流侧电压前馈;单位功率因数【作者】刘翔宇;王荣杰;周海峰【作者单位】集美大学轮机工程学院, 福建厦门361021;集美大学轮机工程学院, 福建厦门361021;集美大学轮机工程学院, 福建厦门361021【正文语种】中文【中图分类】U662.20 引言在现代工业中，交/直流电能变换已经应用于许多场合。

单相脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)整流器与传统不可控或相控整流器相比具有交流侧电流正弦化，可运行于单位功率因数，直流电压恒定可调等诸多优点。

PWM整流器的控制策略可分为间接电流控制[1-4]和直接电流控制[5-7]。

直接电流控制由于结构简单，能够有效抑制电流谐波，且动态效应快，而获得广泛应用。

直接电流控制包括滞环电流控制[8]、直接功率控制[9]、空间矢量控制[10]、瞬态电流控制[11-13]。

滞环电流控制结构简单，控制方法容易实现，且电流响应快，但其开关频率不固定，会产生分布较广的谐波。

直接功率控制具有高功率因数、总谐波失真(total harmonic distortion，THD)低、算法及结构简单的特点，但其对采样频率要求较高，有功无功设计容易受到交流侧电压畸变影响。

空间矢量控制开关频率固定，利于与PWM策略结合，从而改善波形质量，但其需要复杂的坐标变换，参数整定较繁琐。

单相PWM整流器

单相PWM整流器的研究策略与分析摘要单相电压型PWM整流器是控制的，同时也具有很好的灵敏性，当输入端加入电流以后，其能够得到各个性能参数的以及直流电压的恒定状态，同时性能指标是最佳的选择，能量也实现了从两个方向都流动的效果，得到了大众学者的认可，符合了时代的主题，绿色环保，节约资源。

本篇论文将从详细的介绍一下单相PWM整流器的控制现状，基本的控制原理以及拓扑电路结构图，同时讲一下单相PWM整理器的控制算法，最后自己设计一个电路图，用MATLAB做一个简单的仿真图。

关键词:PWM整流器；瞬时直接电流控制；功率因数ABSTRACTsingle-phase voltage source PWM rectifier is controlled, at the same time, it also has good sensitivity, when added into the input current, which can get of each performance parameter and DC voltage constant state. At the same time, the performance index is the best choice, and energy to achieve the effect from two directions are flowing, has been recognized by the public and scholars, in line with the theme of the times, green environmental protection, conservation of resources.Nonlinear loads are currently being used in large batches, which leads to the introduction of reactive power and harmonics, which affects the quality of the power grid, resulting in unnecessary losses. So this problem has been widely concerned by scholars at home and abroad, how to eliminate the reactive power and harmonic, how to improve the quality of the power grid, improve the power factor.This thesis starts with a detailed look of single-phase PWM rectifier control status, basic control principle and circuit topology structure diagram, also talk about finishing single-phase PWM control algorithm, finally designed a circuit diagram and using MATLAB do a simple simulation diagram.Keywords: PWM rectifier；instantaneous direct current control；APF目录第一章绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (3)1.2 国内外PWM 整流器研究发展现状 (2)1. 关于PWM 整流器数学模型的研究 (2)2.关于PWM 整流器拓扑结构的研究 (3)3. 关于电压型PWM 整流器电流控制技术的研究 (3)4. PWM 整流器系统控制策略的研究.......................................... 错误！未定义书签。

单相PWM整流器控制

基于电流模式控制的整流器控制技术
基于电流模式控制的整流器控制技术可以实现对电流的快速响应和精确控制。
PI控制器设计与参数调节
PI控制器可以实现对单相PWM整流器的精确控制与稳定性的提高，需要经过参数调节号的采集与处理
通过电压传感器对电压进行采集和处理。
通过调节控制器的参数来保证电流控制效果的稳定和精确。
谐波抑制技术
谐波抑制方法和技术
谐波抑制技术可以采用主动滤波和无源滤波等方法。
1
2
3
谐波产生原因和影响
单相PWM整流器的谐波会引起负载共振、损耗和电磁干扰等问题。
主动滤波和无源滤波技术介绍
主动滤波技术可以实现快速响应和高效抑制谐波、无源滤波技术则实现了节省成本和降低噪声等优势。
单相PWM整流器控制
本简报介绍了单相PWM整流器的应用领域、工作原理和优势，以及整流器基础知识与原理，控制策略和技术，电压闭环控制，电流闭环控制，谐波抑制技术，故障检测与保护，系统稳定性分析，性能评估与实验验证，应用案例与发展趋势等。
单相PWM整流器的应用领域
单相PWM整流器广泛应用于交流电源、光伏发电、电力电子变换器等领域。通过对交流电的变换和控制，可以实现对各种负载的精确控制。
应用案例与发展趋势
单相PWM整流器在电力系统中的应用案例
单相PWM整流器可以在电力系统中实现对瞬态电压和电流的控制，提高电力系统的性能。
单相PWM整流器的发展趋势和前景
单相PWM整流器未来的发展趋势是高效、可靠、稳定性更高等多个方面的提升。
总结与展望
单相PWM整流器控制的主要观点总结
本简报对单相PWM整流器的应用领域、工作原理与优势、基础知识与原理、控制策略和技术、故障检测与保护、性能评估与实验验证等进行了全面的介绍。

PWM整流器电流控制策略的研究

PWM 整流器电流控制策略的研究张笑微1　李永东2　刘　军2(11西南科技大学　621002　21清华大学　100084) 摘　要　对三相电压型PWM 整流器的电流控制策略进行了研究,提出在两相静止坐标系下的预测电流控制和同步旋转坐标系下的PI 调节直接电流控制策略,并对这两种控制器的性能进行了比较研究,最后给出仿真和实验结果。

关键词　PWM 整流器　预测电流控制　PI 调节直接电流控制四川省应用基础研究计划课题(02GY0292020)1　引言三相电压型PWM 整流器的控制可以达到直流端电压稳定、线电流正弦、功率因数可控。

其控制从本质上来说是对交流侧电流的控制,电流控制的目的是使交流侧电流跟踪电流给定。

根据在控制环节中是否采用电流闭环,可以把变流器的电流控制策略分为间接电流控制和直接电流控制[1～3]。

间接电流控制是通过控制调制电压的幅值和控制调制电压与电源电压的相对位移来控制输出直流电压和功率因数的目的,虽可以省去电路中昂贵的电流传感器,但它的动态性能不够好,在暂态过程中,交流侧电流会产生直流偏移,仅适合于控制性能要求不高,对动态响应要求低的应用场合。

直接电流控制在电路的输入端引入了交流电流反馈,具有快速动态响应,开关模式良好,控制电路结构较简单等优点。

2　直接电流控制策略211　两相静止坐标系下的预测电流控制三相静止坐标系下的预测电流控制在20世纪80年代末研究得比较多,但是由于它采用的是电压正弦PWM 调制,故电压利用率只能到达01866。

本文采用两相静止坐标系下的预测电流控制,使用空间电压矢量PWM 方法,直流电压利用率可以到达1,扩大了系统的带载稳定范围,增加系统的调节能力。

采用坐标系变换,将ABC 坐标系下的三相系统变换到两相α2β静止坐标系中,遵循变换前后功率不变原则,对三相电压型PWM 的数学模型进行3s/2s 变换,可得α2β坐标系下变流器的数学模型Z 1pX 1=A 1X 1+u 1(1)式中Z 1=diag {L s L s C d }X 1=[i α　i β　U dc ]TA 1=-R s-d α0-R s -d βd αd βu 1=u s α　u s β　-I d0T 用矢量表示的变流器模型为u s =R s i s +L sdd t i s+u r (2)式中　u s =u s α+j u s β i s =i α+j i βu r =d ・U dc =u r α+j u r β,其中d =d α+j d β设t n 时刻三相电流值为i s (t n ),由预测电流控制的原理,计算一个开关周期内开关器件的导通率,使实际电流在采样周期T s 后电流等于指令值,即i s (t n +T s )=i 3s 则d d t i s ≈i s (t n +T s )-i s (t n )T s =i 3s -i s T s所以式(2)可写为u r =u s -R s i s -L s T s (i 3s-i s )(3) 上式即为应该施加在变流器前端的调制电压,即空间电压矢量调节值。

单相电压型PWM整流器研究

单相电压型PWM整流器研究曹栖源;陈汝兵【摘要】现代轨道交通电气化中需要高效、高功率、稳定和可靠的整流电源,而整流电源会产生大量谐波导致网侧低功率因数运行和网侧电流波形畸变.分析单相电压型PWM整流器的拓扑电路结构及数学模型,采用一种基于幅相控制(phase and amplitude control-PAC)策略的间接控制方法,该方法是对桥侧交流电压基波分量的幅值和相位进行控制,从而实现对网侧电流的间接控制.仿真验证了该控制策略网侧功率因数达到0.99以上,网侧电流THD低于5％,同时满足能量双向流动和输出电压可调的要求.%Modern rail electrification need stable and reliable rectification power supply with high efficiency and high powder,and a lot of harmonic caused by the rectification power supply will result in grid-side low power factor operation and grid-side current waveform distortion.Based on this,the circuit topology structure and mathematical model of the single-phase voltage PWM rectifier were analyzed by using an indirect control method based on the phase and amplitude control-PAC strategy in this paper.The method was to control the amplitude and phase of the fundamental component of the bridge side alternating voltage,and thus the grid-side current was indirect controlled.The simulation verified the grid-side power factor of the control strategy was over 0.99,and the gridside current THD is less than 5％,which can meet the requirements of dual energy flow and adjustable output voltage.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2018(048)003【总页数】4页(P380-383)【关键词】PWM整流;功率因数;PAC控制【作者】曹栖源;陈汝兵【作者单位】成都七中林荫校区,四川成都610041;西华大学电气与电子信息学院,四川成都610039【正文语种】中文【中图分类】TG434.10 前言近年来，随着我国高铁的快速发展，机车从电网中吸收电能，也就是大量的非线性负载接入电网中，将造成大量无功功率和谐波注入电网中，对电网电能质量造成严重污染，降低电网的稳定性和可靠性。

单相PWM整流器瞬态电流控制策略的研究

单相pwm整流器是交流传动系统的重要组成部分3传统的二极管不控整流相控整流相比它具有功率因数高直流侧电压稳定输入电流谐波小开关损耗小电磁污染少等优点近年来高功率因数整流器已成为国内外专家学者研究的热点单相高功率因数整流器主要依赖于新的主电路拓扑结构和控制策略56
第 43 卷第 12 期 2009 年 12 月
近年来，高功率因数整流器已成为国内外专家
学者研究的热点，单相高功率因数整流器主要依赖
于新的主电路拓扑结构和控制策略[5-6]。分析了单相
两电平脉冲整流器的工作原理，介绍了 SPWM 调制
方法，着重分析了瞬态电流控制方法，并通过实验验
证了瞬态电流控制的优越性。
2 整流器原理及其数学模型分析
图 1 示出两电平 PWM 整流器的主电路。网侧
采用 DSP2812 作为控制器进行实验研究，其中网侧电压传感器的变比为 220 V/3 V，交流电流传感器变比为 10 A/3 V，直流侧电压传感器变比为 400 V/5 V。图 6 示出实验结果。
图 6 实验波形
由图 6a，b，d 可见，瞬态电流控制可以实现网侧功率因数接近 1，使直流侧电压稳定，且网侧电流畸变小。图 6a 电压波形有畸变的原因是，（下转第 6 页）
1引言
随着电力电子技术的不断发展，AC/DC 变流装
置已在铁路牵引传动系统中得到了广泛应用。我国
电气化铁路采用单相工频交流 25 kV 供电。单相
PWM 整流器是交流传动系统的重要组成部分[1-3]，与
传统的二极管不控整流、相控整流相比，它具有功率
因数高、直流侧电压稳定、输入电流谐波小、开关损
耗小、电磁污染少等优点[4]。
Udc RL
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$#L2

基于PR的单相PWM整流器电流控制研究

基于PR的单相PWM整流器电流控制研究
摘要：单相PWM 整流器电流控制系统被控量为单相正弦量,无法像三相PWM 整流器双闭环控制系统一样,采用同步坐标系下的直流PI 调节器实现网侧电流的零静差调节。

本文将PR 调节器应用于单相PWM 整流器网侧正弦电流的控制,克服了单相交流系统中PI 调节器的缺陷,减小了谐波含量。

同时对单相PWM 整流器控制系统进行了仿真分析,结果表明系统能实现单位功率因数电能转换和电能的双向流动,电源电压、频率及负载变化时,网侧电流均可以实现零
静差跟踪给定正弦给定电流,同时直流侧电压有较好的稳定性和抗干扰性。

1.引言
单相PWM 整流器由于其所用电力电子器件少、控制系统简单而被广泛应用于电力机车牵引[1]、可再生能源的并网发电[2]、能量可双向流动的级联型多电平变频器的有源前端[3]等。

PWM 整流器交流侧电流有多种控制方法，例如，电流滞环控制、线性PI 控制、预测电流控制等。

电流滞环控制结构简单、鲁棒性强，但是它有开关频率不固定，存在滞环宽度两倍的电流误差等缺点[4]。

对于三相PWM 整流器，可将静止ABC 坐标系下的正弦电流转换到同步dq 坐标系下的直流量进行PI 调节以实现零静差控制，但对于单相PWM 整流器，很难实现这种变换，PI 调节器无法实现电流的零静差控制[2]，而预测电流控制的控制性能受被控对象和给定预测电流的限制[5]。

本文针对以上问题，在单相PWM 整流器中引入PR 调节器进行正弦电流控制，该方法不需要坐标变换，也不需要特别高的开关频率就可以实现与dq 坐标系下PI 控制相媲美的稳态及动态性能。

国外已有文献将PR 调节器应用于电力机车牵引[1]和可再生能源并网发电[2] 中的单相PWM 变流器的控。

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ｓｅｔｅｙＡｄｐｉｇｈｍｅｈｄａｅｎｈＭａｌｂＳｍｕｉｋｂｏｋｏａｒｏｔｐｃｉｌ．ｏｔｔｅｖｎｔｏｂｓｄｏｔｅｔ／ｉｌｌｃｓｔｃｒａｎｙｕｍｏｅｉｇａｄｓｍｕａｉｎｏｈｄｌｎｉｌｔｆｒｔｅｎｏ
ｃｎｒｌｙｔｍ．Ｗｒｔｙｅｉｐｏｕｅ，ｅｓｕａｏｎｘｅｍｎａｒｓｌｄｃｈｔｏｅＰｄｕｔｒｏｔｓＡ３ｋｐｏｏｐｓｒｄｃｄｔｉｌｔｎａｄｅｐｒｅｔｅｕｔｅｕｅｔａｂｔｔＩａｊｓｓｏｓｅｔｈｍｉｉｌｓｈｈｏ
和动态性要求。
关键词：流器；稳态矢量；脉宽调制；直接电流控制；整
中图分类号：Ｍ６Ｔ４１文献标识码：Ａ文章编号：００ｌＯ２１）００５ — ３１０一ＯＸ（００１ — ０１０
ＴｈｅＲｅｅｒｈｏｉｌ・ｈａｅＦｕｌ－ｉｅＰＷＭｃｉｅｓａｃｆＳｎｇｅｐｓｌｂｒｄｇＲｅｔｆｒｉＢａｅｎＤｉｅｔＣｕｒｅｎｔｏｃｓｄｏｒｃｒｎｔＣｏｒｌＴｅｈｎｏｏｙｌｇ
ｒｎ．ｈｏｔｌｂｅｓｕｔｒｌｃａｔｉｄｒｅ．ｎｈＩａｊｓｒｏｔｅｃｒｎｎｏｔｅｌｏｓｉｄｓｎｄｒ－ｅｔｅｃｎｒｌｌｔｃｕａｈｒｓｅｖｄａｄｔｅＰｄｕｔｆｈｕｒｔａｄｖｌｇｏｐｓｅｉｅｅＴｏａｒｉｏｅａｇ
ｃｎｗｅｌｓｔｆｈｔａｙａｄｄｎｍｉｅｎｓｏｈｏｔｌｓｓｅｆｒｔｅｒｃｉｅ．ａｌａｉｙｔｅｓｄｎｙａｃｄｍａｄｆｔｅｃｎｒｙｔｍｈｅｔｉｒｓｅｏｏｆＫｅｗｏｄ：ｅｔｅ；ｓｅｄｔｔｅｔｒｕｓｉｔｄｌｔｎ；ｄｒｃｕｒｎｏｔｌｙｒｓｒｃｉｒｔａｙｓｅｖｃｏ；ｐｌｅｗｄｈｍｏｕａｉｉｆａｏｉｔｃｒｅｔｃｎｒｅｏ
ＡｂｔａｔＴｅｃｒｕｔａｄｃｒｅｐｎｉｇｍａｈｍａｉｄｌｏｉｇｅｐａｅＰＭｅｔｉｒｕｉｇＩＴａｗｔｈｓａｅｓｒｃ：ｈｉｉｎｏｒｓｏｄｎｔｅｔｍｏｅｆｓｎｌ — ｈｓＷｃｃｒｃｉｅｓｎＧＢｓｓｉｅｒｆｃａａｙｅｕｄｒｓｅｄｔｔｅｔｒｒｌｔｎｈｐ，ｈｅｈｃｃｉｖｎｔｏｒｆｃｏｓｔｏｔｏｒ — ｉｅｃｒｎｌｚｄ，ｎｅｔａｙｓａｅｖｃｏｅａｉｓｉｔｅｋｙｗｉｈａｈｅｅｕｉｐｗｅａｔｒｉｏｃｎｒｌｇｄｓｕ－ｏｙｉｄ
１引言随着电力电子技术的迅速发展．出现了以
ＰＷＭ控制技术为基础的各类变流装置ＰＷＭ整流器具有能量双向流动、恒定直流电压控制、低谐波输入电流、容量滤波器及高功率因数ｆｚ小卜】（接近于１的优点，广泛应用在单位功率因常）可数整流、源滤波及无功补偿、流传动等变流有交控制中。控制技要使ＰＷＭ整流器工作时达到单位功率因数。必须
（中科技大学，气与电子工程学院，湖北武汉华电４０７）３０４
摘要：析了采用ＩＢ分ＧＴ全控型开关管的单相全桥整流电路及其相应的数学模型，据稳态矢量关系，出要根指
实现整流器的单位功率因数控制，关键在于控制网侧电流。给出了Ｐ调节器的控制结构框图，Ｉ分别对电压外环和电流内环的Ｐ调节器参数进行了设计，采用Ｍａａ／ｉｕｉｋ对整个控制系统进行建模和仿真验证。最Ｉ并ｔｂＳｍｌｌｎ后制作了３ｋ的小样机进行实验．实验结果表明双闭环Ｐ调节器能很好地满足整流器控制系统的稳定性ＷＩ
Ｌａ —ｅｇ，ＯＵＹＡＮＧｉＸＩＩＴｏｆｎＨｕ，ＯＮＧｉｎ，ＺＪａＨＡＮＧｉＫａ
（ｕｚｏｇＵｉｒｏＳｉｃｎｅｈｏｇ，Ｗｈｎ４０７，Ｃｉ）ＨａｈｎｎｅｆｃｎｅａｄＴｃｎｌｙｕａ３０４ｈａｖｓｅｏｎ
第４４卷第１Ｏ期
２１００年１０月
电力电子技术
ＰｗｒＥｅｔｎｃｏｅｌｃｒｉｓｏ
Ｖｏ．４．Ｎｏ１１４．０
Ｏｃｏｅ００ｔｂｒ１２
单相全桥ＰＷＭ整流器的直接电流控制技术研究
李涛丰，欧阳晖，熊健，张凯