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有源电力滤波器拓扑结构及控制策略概述摘要按照不同的分类方式，对有源滤波器的拓扑结构进行了系统的分类，并指出其各自的优缺点；同时，对有源滤波器的构成和控制策略进行了分析和介绍。
此外，还对有源滤波器的设计步骤和参数选型给出了相应的阐述。
关键字有源滤波器；拓扑结构；控制策略；设计步骤1 主电路拓扑结构分类：从不同的观点出发，有源电力滤波器具有不同的分类标准。
根据接入电网的方式分类：根据接入电网的方式，有源电力滤波器可以分为串联型、并联型和串-并联型三大类。
串联型有源滤波器：串联型有源滤波器经耦合变压器串接入电力系统，如图1所示，其可等效为一个受控电压源，主要是消除电压型谐波以及系统侧电压谐波与电压波动对敏感负载的影响。
串联型有源电力滤波器应用在直流系统中时，耦合变压器的系统接入侧很容易出现直流磁饱和问题，所以只在交流系统中采用。
与并联型有源电力滤波器相比，由于串联型有源电力滤波器中流过的是正常负荷电流，因此损耗较大；此外，串联型有源电力滤波器的投切、故障后的退出及各种保护也较并联型有源电力滤波器复杂。
目前单独使用串联有源电力滤波器的例子较少，研究多集中在其与LC无源滤波器所构成的串联混合型有源电力滤波器上。
1.1.2 并联型有源电力滤波器并联型有源电力滤波器与系统并联等效为一个受控电流源，如图2所示。
有源滤波器向系统注入与谐波电流大小相等方向相反的电流，从而达到滤波的目的。
并联型有源电力滤波器主要适用于电流源型感性负载的谐波补偿，技术上已相当成熟，工业上已投入使用的有源电力滤波器多采用此方案。
与串联型有源电力滤波器相比并联型有源电力滤波器通过耦合变压器并入系统，不会对系统运行造成影响，具有投切方便灵活以及各种保护简单的优点。
但是当单独使用并联型有源电力滤波器来滤除谐波时，有源电力滤波器容量要求很大，这样会带来一系列的问题，如工程造价高、电磁干扰、结构复杂以及高的功率损耗等。
1.1.3 串-并联型有源电力滤波器串-并联型有源电力滤波器如图3所示，相关文献称之为统一电能质量调节器（UPQC）。
三相pfc拓扑三相PFC（Power Factor Correction）拓扑是一种用于改善电源系统功率因数的电路拓扑结构。
在传统的电源系统中，由于负载的非线性特性，功率因数较低，会导致电网能源的浪费和供电质量的下降。
而三相PFC拓扑能够通过控制电流和电压的相位关系，使功率因数接近于1，从而提高电源系统的效率和可靠性。
在三相PFC拓扑中，通常采用的是整流器和逆变器的结合形式。
整流器部分主要用于将交流输入电源转换为直流电压，逆变器部分则将直流电压转换为交流输出电压。
整个系统的核心是功率因数校正控制器，它通过对电流和电压进行实时监测和调节，使得输出电流与输入电压的相位差尽可能小，从而实现功率因数的校正。
三相PFC拓扑的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 整流器工作阶段：在输入交流电压的正半周和负半周分别采用两个二极管进行整流，得到了一个具有脉动的直流电压。
2. 滤波器工作阶段：通过在整流器输出端串联电感和电容，对脉动的直流电压进行滤波，使其变为平滑的直流电压。
3. 逆变器工作阶段：将滤波后的直流电压通过逆变器转换为交流输出电压。
逆变器的输出电压可以通过PWM（Pulse Width Modulation）控制技术来实现，通过控制开关管的导通和截止时间，可以调节输出电压的幅值和频率。
4. 控制器工作阶段：功率因数校正控制器监测输入电压和输出电流的相位差，并根据设定的目标值进行调节。
控制器通常采用微处理器或DSP（Digital Signal Processor）来实现，通过精确的算法和控制策略，使得系统的功率因数接近于1。
三相PFC拓扑的优点主要包括以下几个方面：1. 提高功率因数：通过校正电流和电压的相位关系，使功率因数接近于1，减少了对电网的污染和浪费，提高了能源的利用效率。
2. 提高电源系统效率：功率因数的提高意味着更少的无功功率流动，减少了电源系统的损耗，提高了整体的效率。
3. 改善供电质量：功率因数的校正可以减少电源系统中的谐波和电磁干扰，提高了供电质量和稳定性。
![PWM整流器电路拓扑结构[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/da32901b905f804d2b160b4e767f5acfa0c78375.png)
(10)授权公告号(45)授权公告日 (21)申请号 201420588753.4(22)申请日 2014.10.11H02M 7/155(2006.01)H02M 7/217(2006.01)(73)专利权人东南大学地址211189 江苏省南京市江宁区东南大学路2号(72)发明人王念春 吴晓玉 丁凯 江志明滕春阳 宋骁磊 段灵杰 辛欢(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙) 32249代理人杨晓玲(54)实用新型名称PWM 整流器电路拓扑结构(57)摘要本实用新型公开了一种脉冲宽度调制PWM 整流器电路拓扑结构。
脉冲宽度调制PWM 整流器的电路拓扑结构包括单相PWM 整流器和三相四线制PWM 整流器，单相PWM 整流器主拓扑中仅需1个电感，三相四线制PWM 整流器主拓扑中仅需3个电感。
PWM 整流器控制方法是基于SPWM 方式的脉宽调制技术，采用电压外环、电流内环的控制方式。
公共的电压外环和独立的电流内环均采用PI 控制方式，分别对公共的电压外环和独立的电流内环设置P 、I 参数，本实用新型可实现电网侧电流与电压同相位，降低电网侧谐波含量，减小谐波污染。
(51)Int.Cl.(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书5页 附图2页(10)授权公告号CN 204190636 U (45)授权公告日2015.03.04C N 204190636U1.一种PWM 整流器电路拓扑结构，其特征在于，该电路拓扑结构为单相PWM 整流器，包括电感(Ls)、第一晶闸管(T 1)、第二晶闸管(T 2)、第一二极管(D 1)、第二二极管(D 2)、第一全控型开关开关(S 1)、第二全控型开关开关(S 2)、第一电容(C 1)、第二电容(C 2)、负载(R L )和中线(N)，所述电感(Ls)一端与电网相接，另一端同时与第一晶闸管(T 1)的阳极和第二晶闸管(T 2)的阴极相接，第一晶闸管(T 1)的阴极同时与第一二极管(D 1)的阳极和第一全控型开关(S 1)的集电极相接，第一二极管(D 1)的阴极同时与第一电容(C 1)一端和负载(R L )一端连接，第一全控型开关(S 1)的发射极和第二全控型开关开关(S 2)的集电极连接在中线(N)上，晶闸管(T 2)的阳极同时与第二二极管(D 2)的阴极和第二全控型开关开关(S 2)的发射极相接，第二二极管(D 2)的阳极同时与第二电容(C 2)一端和负载(R L )另一端连接，第一电容(C 1)另一端和第二电容(C 2)另一端连接在中线(N)上。
基于SWISS整流器的新型LC滤波器阻尼控制策略姜燕;李湖胜;黄守道;罗德荣;高剑【摘要】SWISS整流器是一种新型三相降压型功率因数校正整流拓扑,适合于高功率电动汽车充电场合.为了达到单位功率因数运行,SWISS整流器的输入电流应尽可能地跟踪其电压,其电流总谐波失真(THD)应满足相关要求.结合SWISS整流器的工作原理,分析了网侧电流畸变和振荡是由于LC滤波器在其共振频率下阻尼因数很小而引起的.构建LC滤波器传递函数并利用系统传递函数等效原则,提出了一种适用于SWISS整流器的虚拟电阻阻尼控制方法.对比虚拟阻尼控制策略与传统的无源阻尼控制可知,虚拟电阻控制策略显著降低了THD,不消耗系统能量,还有助于提高了系统的可靠性和效率.在PLECS软件中,搭建SWISS整流器输入LC滤波的虚拟阻尼控制仿真模型,仿真和实验结果证明所提出的控制策略正确、有效、可靠.%SWISS rectifier is a new three-phase buck power factorcorrection(PFC)rectifier,which is suitable for high-power electric vehicle charging applications. To achieve a unity power factor operation,the input current of SWISS recti?fier should track its voltage as much as possible,and its current's total harmonic distortion(THD)should also meet rel?evant requirements. With the combination of the working principle of SWISS rectifier,it is suggested that the grid cur?rent's distortion and oscillation are caused by the small damping factor of the LC filter oscillating at resonant frequency. An LC filter transfer function is constructed,and according to the equivalence principle of the system transfer function, a damping control method with a virtual resistor is proposed,which is applicable to SWISS rectifier. Compared with the conventional passivedamping control method,the new strategy reduces the THD obviously;moreover,it does not con?sume extra energy,and helps to improve the reliability and efficiency of the system. An LC filter virtual damping control simulation model was built based on SWISS rectifier using software PLECS. Simulation and experiment results showed that the proposed control strategy was correct,effective,and reliable.【期刊名称】《电力系统及其自动化学报》【年(卷),期】2018(030)006【总页数】7页(P120-126)【关键词】SWISS整流器;LC滤波;虚拟电阻;总谐波失真【作者】姜燕;李湖胜;黄守道;罗德荣;高剑【作者单位】湖南大学电力推进与伺服传动教育部重点实验室,长沙 410082;湖南大学电力推进与伺服传动教育部重点实验室,长沙 410082;湖南大学电力推进与伺服传动教育部重点实验室,长沙 410082;湖南大学电力推进与伺服传动教育部重点实验室,长沙 410082;湖南大学电力推进与伺服传动教育部重点实验室,长沙410082【正文语种】中文【中图分类】TM42011年Kolar[1-2]首次提出SWISS整流器，SWISS整流器是一种单向的三相降压型带功率因数校正PFC（power factor correction）功能的整流器。
ac-dc基本拓扑及简单工作原理AC-DC基本拓扑及简单工作原理一、引言AC-DC基本拓扑是电源转换器中常用的一种拓扑结构，它能将交流电转换为直流电，为各种电子设备的正常工作提供稳定的直流电源。
本文将介绍AC-DC基本拓扑的工作原理和特点。
二、AC-DC基本拓扑的分类AC-DC基本拓扑主要包括整流器和滤波器两个部分，常见的拓扑结构有单相半波整流、单相全波整流和三相整流等。
其中，单相半波整流和单相全波整流是比较常见的两种拓扑结构。
三、单相半波整流拓扑1. 工作原理单相半波整流拓扑是将交流电信号通过二极管进行整流，去除负半周的信号，只保留正半周的信号。
其工作原理为：当输入电压为正弦波时，二极管导通，电流从二极管的正向端流向负向端，此时输出电压为正，为输入电压的正半周；当输入电压为负弦波时，二极管截止，输出电压为0。
2. 特点单相半波整流拓扑的特点是简单、成本低廉，但输出电压有较大的脉动，并且只能利用输入电压的一半功率。
四、单相全波整流拓扑1. 工作原理单相全波整流拓扑是通过桥式整流电路将交流电信号进行整流，去除负半周的信号，只保留正半周的信号。
其工作原理为：当输入电压的正半周时，二极管D1和D4导通，电流从D1流向负极，从D4流向正极，输出电压为正；当输入电压的负半周时，二极管D2和D3导通，电流从D2流向负极，从D3流向正极，输出电压为正。
2. 特点单相全波整流拓扑相较于单相半波整流拓扑，输出电压脉动较小，输出功率利用率更高，但相应的成本和复杂度也会增加。
五、三相整流拓扑三相整流拓扑是在三相交流电源输入的基础上，通过整流和滤波，将交流电转换为直流电。
三相整流拓扑能够提供更稳定和高效的直流输出，广泛应用于工业领域。
六、小结AC-DC基本拓扑是电源转换器中常用的一种拓扑结构，通过整流和滤波的方式将交流电转换为直流电。
常见的拓扑结构有单相半波整流、单相全波整流和三相整流等，它们各有特点和适用场景。
在选择AC-DC基本拓扑时，需要根据实际需求和成本效益进行综合考虑。
华东交通大学理工学院Institute of Technology.East China Jiaotong University毕业论文Graduation Thesis（2009 —2013 年）题目：三相电压型PWM整流器及其控制的设计分院：电气与信息工程分院专业：电气工程及其自动化1摘要传统的二极管不可控整流器和晶闸管半控整流器输出的直流电压存在不同程度的波动，需要体积庞大的滤波装置、电网电流畸变率大、谐波含量大等缺点。
直流电压波动太大给负载带来了不良影响、滤波装置体积庞大会导致整流器笨重并且设备占地面积增大、电网电力畸变率大谐波含量高从而需要无功补偿装置，这些都增大了传统整流器的设计与运行成本。
本文从实际出发，首先介绍了三相电压型PWM整流器的发展史，电路的拓扑结构，以及电路的控制策略。
深入的研究了PWM整流器的数学模型，得到了一些有用的结论，重点研究了PWM整流器的控制策略，即SVPWM调制策略，设计了相应的控制器。
在MATLAB中搭建了仿真模型，仿真结果表明了所建立的控制系统是有效的，能够稳定三相电压型PWM整流器直流侧的直流电压，在负载突变后，也能很好的调节的直流电压保持不变，并且电网电流与电压同相，实现了单位功率因数运行。
关键字：PWM整流；SVPWM调制；仿真；单位功率因数AbstractTraditional controlled rectifier diode and thyristor half controlled rectifier output of the DC voltage varying degrees of volatility, the need for bulky filtering device, grid current distortion, harmonic content and other shortcomings. DC voltage is too volatile to the load brought adverse effects the filtering device bulky lead to rectifier bulky and equipment covers an area of increased, Power Grid distortion rate of high harmonic content and reactive power compensation device, which are increased conventional rectifier design and operating costs.From reality, this paper first introduces the history of the development of the three-phase voltage-type PWM rectifier circuit topology, and circuit control strategy. In-depth study of the mathematical model of PWM rectifier, got some useful conclusions, focus on the PWM rectifier control strategy, SVPWM modulation strategy, design the controller. In MATLAB to build a simulation model, the simulation results show that the established control systems are effective, stable three-phase voltage-type PWM rectifier DC side DC voltage, load mutation, can be well regulated DC voltage remains unchanged and the same phase of the grid current and voltage, to achieve unity power factor operation.Key words: PWM rectifier; SVPWM modulation; simulation; unity power factor3目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)目录 (3)第1章绪论 (1)1.1 课题的研究背景与意义 (1)1.1.1 谐波的危害和抑制 (1)1.1.2 功率因数校正技术 (2)1.2 PWM整流器国内外研究现状 (2)1.2.1 PWM整流器的分析与建模 (3)1.2.2 三相PWM整流器控制技术的研究 (3)1.2.3 PWM整流器拓扑结构的研究 (3)1.2.4 PWM整流器系统控制策略的研究 (3)1.3 电压型PWM整流器的控制技术 (4)1.4 本文的主要研究内容和重点 (4)第2章三相PWM整流器的原理及其数学模型 (5)2.1 PWM整流器的基本原理 (5)2.1.1 三相PWM整流器拓扑结构 (5)2.2.1 ABC静止坐标系下的低频数学模型 (7)2.2.2 两相坐标系下的低频数学模型 (9)2.2.3 PWM整流器高频通用数学模型 (11)2.2.4 两相dq坐标系的PWM整流器高频数学模型 (14)第3章三相电压型PWM整流器的控制 (17)3.1电压型PWM整理器的电压空间矢量控制技术 (17)3.2 SVPWM算法在MATLAB中的实现 (17)3.2.1 参考电压矢量所在扇区N的判断 (18)3.2.2 不同扇区两相邻电压空间矢量的作用时间 (22)第4章三相电压型PWM整流器的建模和仿真 (25)4.1 三相VSR直流电压控制 (25)4.2PWM整流器整体仿真 (27)第五章结论与展望 (29)参考文献 (30)第1章绪论1.1 课题的研究背景与意义近十几年来，随着电力电子装置的谐波污染受到愈来愈广泛的重视，随着用电设备谐波标准和电机系统节能工程的推广实施，必将会很大程度上促进对PWM 整流器的发展。
三相电压型可逆PWM整流器设计姓名：**********学号：**********班级：自动化学校：华中科技大学三相电压型PWM整流器一、三相PWM整流器的拓扑结构及其工作原理1、拓扑结构三相半桥PWM整流电路图.1上图为三相半桥电压型PWM整流器拓扑结构，其交流侧采用三相对称的无中线连接方式，并采用6只功率开关，这是一种最常用的三相PWM整流器，通常所谓的三相桥式电路即指三相半桥电路。
三相半桥VSR较适用于三相电网平衡系统。
当三相电网不平衡时，其控制性能将恶化，甚至使其发生故障。
为克服这一不足可采用三相全桥VSR设计，其拓扑结构如下图所示。
其特点是:公共直流母线上连接了三个独立控制的单相全桥VSR，并通过变压器联接至三相四线制电网。
因此，三相全桥VSR实际上是由三个独立的单相全桥VSR组合而成的，当电网不平衡时，不会严重影响PWM整流器控制性能，由于三相全桥电路所需的功率管是三相半桥电路的一倍，因而三相全桥电路一般较少采用。
三相全桥PWM整流电路图.22、工作原理2.1 PWM整流器的模型电路如下：PWM 整流器电路由交流回路、功率开关管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 L等；功率开关管桥路为电压型桥路组成。
当不计功率开关管桥路损耗时，由交、直流侧功率平衡关系得：通过对交流侧进行控制就可以控制直流侧，PWM整流器的运行状态以及控制原理如下：稳态时PWM整流器交流侧的矢量关系如下，1、纯电感特性运行2、正阻特性运行0'0'C0'C0'CC3、纯电容特性运行4、负阻特性运行其中：E为交流电网电动势矢量，V为交流侧电压矢量，VL为交流侧电感电压矢量，I为交流侧电流。
(1) 电压矢量 V 端点在圆轨迹 AB 上运动时， PWM 整流器运行于整流状态。
此时，PWM 整流器需从电网吸收有功及感性无功功率，电能将通过 PWM 整流器由电网传输至直流负载。
毕业设计（论文）题目 PWM整流器的设计学院（系）：专业班级：学生姓名：指导教师：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。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本学位论文属于1、保密囗，在10年解密后适用本授权书2、不保密囗。
（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日本科生毕业设计(论文任务书学生姓名：专业班级：指导教师工作单位设计(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(章本科学生毕业设计（论文）开题报告20世纪90年代发展起来的智能型功率模块(IPM开创了功率半导体开关器件新的发展方向。
