三相不平衡时的PWM整流器锁相环设计

毕业设计（论文）题目PWM整流器的设计学院（系）：自动化学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

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（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日武汉理工大学本科生毕业设计(论文)任务书学生姓名覃峰专业班级电气0702指导教师袁佑新教授胡红明讲师工作单位自动化学院设计(论文)题目: PWM整流器的设计设计（论文）主要内容：熟悉整流的原理，对整流技术进行综述、比较，并设计出整流器硬件电路和软件程序。

要求完成的主要任务:（1）外文资料翻译不少于20000印刷符；（2）查阅相关文献资料（中文15篇，英文3篇）；（3）掌握整流的原理；（4）撰写开题报告；（5）熟悉整流技术国内外的研究现状、目的意义；（6）对整流技术进行综述、比较；（7）计出整流器硬件电路和软件程序。

；（8）绘制的电气图纸符合国标；（9）撰写的毕业设计（论文）不少于10000汉字。

必读参考书：[1] 王兆安，黄俊.电力电子技术.第4版.北京：机械工业大学出版社，2007[2] 杨荫福，段善旭，朝泽云.电力电子装置及系统.北京：清华大学出版社，2006[3] 张崇巍，张兴.PWM整流器及其控制.北京：机械工业大学出版社，2003指导教师签名系主任签名院长签名(章)武汉理工大学本科学生毕业设计（论文）开题报告序中主要有以下几个模块构成：直流电压检测模块、交流电压检测模块、电压外环调节器计算模块、电流指令计算模块、电网频率检测模块、电流检测模块、电流内环调节器计算模块，指针计算模块。

不平衡电网条件下的三相PWM整流器控制策略研究不平衡电网条件下的三相PWM整流器控制策略研究一、引言随着电力系统的快速发展，不平衡电网条件下的电力质量问题逐渐凸显。

三相PWM整流器作为一种重要的功率电子装置，在现代电力系统中得到了广泛的应用。

然而，不平衡电压和负载条件对三相PWM整流器的性能和运行稳定性提出了严峻的挑战。

因此，研究不平衡电网条件下的三相PWM整流器的控制策略具有重要的理论和实际意义。

二、不平衡电网条件下的问题分析在传统的三相PWM整流器中，控制策略主要基于平衡电网条件下的理论模型进行设计。

然而，在实际运行中，电力系统存在各种不平衡因素，如电压不平衡、负载不平衡等。

这些不平衡因素会导致三相PWM整流器的输出电流和功率不平衡，进而影响整流器的功率因数和谐波性能。

因此，研究不平衡电网条件下的三相PWM整流器控制策略成为必然的趋势。

三、不平衡电网条件下的控制策略研究1. 电流平衡控制策略为了降低电流不平衡带来的影响，可以采用电流平衡控制策略。

该策略通过在整流器的控制环节中引入补偿算法，使得三相PWM整流器的输出电流保持平衡。

具体而言，可以利用滤波算法对电流进行在线监测，并根据监测结果调整PWM波形的控制参数，从而实现电流平衡控制。

2. 功率因数改进策略由于不平衡电压和负载条件的存在，三相PWM整流器的功率因数可能会下降。

因此，提出一种功率因数改进策略尤为重要。

在不平衡电网条件下，可以通过引入功率因数校正电路，并通过对校正电路的控制来实现整流器的功率因数改进。

同时，还可以通过动态补偿电流的方式来提高功率因数。

3. 谐波抑制策略三相PWM整流器的输出电流中往往存在着各种谐波成分。

在不平衡电网条件下，这些谐波成分会被进一步放大。

因此，研究谐波抑制策略对于提高整流器的谐波性能具有重要意义。

可以通过增加滤波电路的阻抗来抑制谐波，或者通过控制PWM波形的谐波变换来实现谐波抑制。

四、实验结果和讨论本研究在Matlab/Simulink中建立了三相PWM整流器的模型，并以不平衡电压和负载作为研究对象。

不平衡电网下三相电流型PWM整流器的控制策略研究随着电力电子技术的飞速发展,电流型PWM整流器凭借输出电压可调、功率双向传输的优点,在各个领域得到了广泛的应用。

平衡电网下的三相电流型PWM 整流器控制技术已经比较成熟,但在实际应用中受负载变化、参数不对称和外界干扰等各种因素的影响,常常造成交流电网三相不平衡。

在不平衡条件下,直接采用平衡电网下的PWM整流器控制策略,易导致设备运行异常。

因此,本文针对电网不平衡条件下的电流型PWM整流器控制策略进行了深入研究,主要几个方面展开:首先,对三相电流型PWM整流器的拓扑结构以及基本工作原理进行分析,基于平衡和不平衡电网两种条件下,建立不同坐标系下相应的数学模型,并在不平衡条件下进行正负序分离。

由于LC滤波器的存在导致d-q坐标系下数学模型具有强耦合特性,本文将通过定向于电容电压,简化数学模型,消除耦合特性,极大地降低控制器设计难度。

其次,由于三相CSR直流侧储能电感回路电流不能突变,故需要采用三值逻辑来实现PWM控制信号。

因此本文详细阐述了其在扇区划分、二三值逻辑转换方面的区别,以及逻辑值的产生和矢量的形成。

并对正弦脉宽调制技术与空间矢量调制技术进行对比。

虽然二者均响应快速且灵活,但空间矢量脉宽调制策略电压利用率更高、消除谐波能力强、更易实现数字化。

然后,针对电网不平衡时三相电流型PWM整流器存在的问题,设计了一种高频、低频、二倍频三频段分量独立控制的控制策略。

交流侧采用虚拟电阻的有源阻尼控制,直流侧采用状态反馈控制策略。

利用高通滤波器,降低直流侧低频信号对交流侧影响;因直流侧LC低频滤波特性,抑制了对交流侧高频信号的影响,从而实现交直流侧的解耦控制。

基于瞬时功率理论对三相电流型PWM整流器瞬时功率流动进行分析,在交、直流解耦控制基础上,对负序电流分量进行补偿。

此外详细分析了交直流侧控制器的参数设计对系统性能的影响,并根据标准传递函数进行参数整定,使控制效果达到最佳。

随着工业自动化程度的日益提高，电力用户对安全、环保、可控、高质量的电能需求不断增长。

三相电压型PWM整流器利用电容作为储能元件，与传统不可控二极管整流器相比，具有网侧功率因数可控、直流侧电压稳定、能量双向流动等优点，因此，在工程中得到了广泛应用[1-4]。

为获得PWM整流器的控制信号，需要利用网侧电压的相位进行坐标变换，但是在三相电网电压频率偏移时，普通锁相环存在响应速度慢、锁相精度差等缺点。

参考文献[5]提出一种改进的锁相环，即锁相环输入是三相电压的某一相，并在采样环节前加入了延迟环节，改善了网侧电压电流的同步性。

但在电网电压频率波动时，锁相效果不够理想。

参考文献[6]提出一种基于瞬时无功理论的软件锁相环，通过两次坐标变换，分解电源电压得到两部分矢量，最后经过比较、滤波和积分后输出相位，并将该锁相环应用到动态电压恢复器中，动态电压恢复器获得了较好的补偿效果。

目前，将基于坐标变化理论的锁相环应用在PWM整流器中的文献还比较少。

本文基于坐标变换理论，提出一种通过电压矢量变换的数字信号锁相环，并将其应用在三相PWM整流器中。

利用Matlab/Simulink对搭建的三相电压型PWM整流器模型进行仿真。

结果证明，在三相电网电压频率偏移时，锁相环能够快速锁定输入信号的频率和相位。

1三相电压型PWM整流器1.1三相电压型PWM整流器的主电路图1为基于新型数字锁相环的三相电压型PWM整流器主电路，其中，u a、u b、u c代表交流侧三相电压源电压，u dc为直流侧滤波电容C的输出电压，i a、i b、i c为交流基于新型数字锁相环的三相电压型PWM整流器*侯世英，张诣(重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆400044)摘要：提出基于坐标变换理论的新型数字锁相环，用以在三相电网电压出现频率偏移时，快速跟踪系统频率的变化，实现锁相功能。

建立基于新型数字锁相环的三相电压型PWM整流器模型，分析了所提出的锁相环的电路结构和工作原理。