第２９卷第８期计算机仿真２０１２年８月文章编号：１００６—９３４８（２０１２）０８－０２９１－０５
ＰＷＭ整流器直接功率控制策略仿真研究
卢健康，邢益巽
（西北工业大学，陕西西安７１００７２）
摘要：在电源整流器优化控制问题的研究中，需将线电压引入到三相电压型ＰＷＭ整流器ＤＰＣ控制系统。传统方法采用相电压时所需的旋转坐标变换计算，计算复杂，功耗大。为解决上述问题，推导出了用线电压和电流直接表示有功功率与无功功率的关系式，并且利用线电压判断电压矢量所在的空间，不仅降低了控制系统的计算量，对三相不平衡电压也起到一定的抗扰作用。与此同时，改进了传统的开关矢量表，仿真结果表明新的开关矢量表能更好的控制无功功率、保证更低的电流畸变率、降低了开关管的开关频率及功耗。
关键词：直接功率控制策略；线电压；开关矢量表
中图分类号：ＴＭ４６１文献标识码：Ｂ
ＩｍｐｒｏｖｅｄＤｉｒｅｃｔＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａｔｅｇｙ
ｆｏｒＴｈｒｅｅ—－ｐｈａｓｅＰＷＭＲｅｃｔｉｆｅｒ
ＬＵＪｉａｎ—ｋａｎｇ．ＸＩＮＧＹｉ—ｘｕｎ
（ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＳｈａｎｘｉ７１００７２，Ｃｈｉｎａ）ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｅｐａｐｅｒｆｏｃｕｓｅｄｏｎａｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅｐｌｕｓｅｓｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｒｅｃｔｉｆｉｅｒｂａｓｅｄｏｎｄｉｒｅｃｔｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｓｔｒａｔｅｇｙｈａｓｔｗｏｍａｉｎｆｅａｔｕｒｅｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅａｔｏｔａｌｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｏｎｅｏｆｗｈｉｃｈｉｓｃｏｎｓｕｍｍａｔｉｎｇｔｈｅｒｕｌｅｏｆｖｅｃｔｏｒｓｗｉｔｃｈｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇ
ｔａｂｌｅ．Ｔｈｅｏｔｈｅｒｆｅａｔｕｒｅｉｓｔａｋｉｎｇｔｈｅｌｉｎｅｖｏｌｔａｇｅｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓａｃｔｉｖｅａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｉｎｓｔｅａｄｏｆｄ—ｑｒｏｔａｔｉｎｇｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ，ｗｈｉｃｈｎｏｔｏｎｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｓｔｈｅａｍｏｕｎｔｓｏｆｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，ｂｕｔａｌｓｏｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｓｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏｉｍｂａｌａｎｃｅ—ｖｏｌｔａｇｅ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｈａｓｐｒｏｖｅｎｔｈｅｂｅｔｔｅｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｓｙｓｔｅｍ．
ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ＤＰＣ（Ｄｉｒｅｃｔｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒ０１）；Ｌｉｎｅｖｏｌｔａｇｅ；Ｎｅｗｓｗｉｔｃｈｉｎｇｔａｂｌｅ
１引言
ＰＷＭ整流器具有网侧电流低谐波、单位功率因数、能量双向流动及输出直流电压大小可调等优点，实现了电能的“绿色变换”。采用直接功率控制（ＤＰＣ）策略的ＰＷＭ整流器无需进行旋转坐标变换，控制系统的结构和算法简单，还具有交流侧电流畸变率ＴＨＤ低、效率高、功率因数高和动态响应快等优点，因而成为国内外学者研究的热点ｕ１。
在现有的关于ＤＰＣ系统的研究中，由于在具体实现中避免了旋转坐标变换，只采用静止坐标变换进行计算，因而减少了实时计算量，这是ＤＰＣ策略相对于其它控制策略的优势。本文在此基础上完全摒弃了坐标变换，只采用四个传感器分别测出两个线电流与两个线电压，由这四个量实时计算出有功功率和无功功率，进一步减少了计算量；此外，本文
基金项目：西北工业大学创业种子基金（ｚ２０１１０６１）
收稿１３期：２０１ｌ—０９—２８还改进了开关矢量表，与传统的开关矢量表相比，新的开关矢量表不但能够减少开关管通断的次数和开关管的功耗，也能进一步减小ＴＨＤ。经过采用Ｍａｆｌａｂ／Ｓｉｍｕ】ｉｎｋ仿真验证，结果表明：经本文改进后的ＤＰＣ系统性能更好。
２ＰＷＭ整流器原理
２．１三相电压型ＰＷＭ整流器拓扑结构与数学模型三相电压型ＰＷＭ整流器主电路的拓扑结构如图１所示。图中的ｕ。％和心为电源的相电压，ｉ。ｉ。和ｉ。为三个相电流，ｕ如为输出的直流电压，噩为直流侧负载电阻。｜ｓ。，ｓ。，ｓ。为驱动整流桥开关管的开关函数，ｓ，（，＝ａ，ｂｙｃ）定义为单极性二极逻辑开关函数，Ｓ＝１表示为上桥臂开关管导通，下桥臂开关管关断，反之，ｓＪ－０则表示为下桥臂开关管导通，上桥臂开关管关断。
根据图１可得出：
一２９１—
万方数据