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ＩＳＳＮ１００６－７１６７ＣＮ３１－１７０７／ＴＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮＩＮＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ第３９卷第３期 Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．３２０２０年３月Ｍａｒ．２０２０ ·专题研讨———虚拟仿真实验（７９）·三相三线制Ｖｉｅｎｎａ整流器系统仿真与实验平台设计冯兴田， 崔 晓， 陶媛媛（中国石油大学（华东）新能源学院，山东青岛２６６５８０）摘 要：整流器是产生电力系统谐波的主要原因之一，改变整流器的结构和控制策略，能够有效解决该问题。
三相三线制Ｖｉｅｎｎａ整流器结构具有功率因数高、开关管电压应力低和输入电流谐波总畸变率低等特点，有较高的应用价值。
针对三相三线制Ｖｉｅｎｎａ整流器，设计了各部分电路，在Ｍａｔｌａｂ环境下进行了建模与仿真分析，并基于ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ搭建了实验平台。
实验系统包括主电路、ＤＳＰ控制、驱动、采样和电源等模块。
每个模块具有选择性、独立性和可移植性。
该仿真实验平台便于学生深入研究、设计电力电子系统的各个组成部分，提高软、硬件分析设计能力。
关键词：维也纳整流器；模块化设计；电流谐波总畸变率中图分类号：ＴＭ４６；Ｇ６４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００６－７１６７（２０２０）０３－０１０２－０４ＤｅｓｉｇｎｏｆＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＰｌａｔｆｏｒｍｆｏｒＴｈｒｅｅ ｐｈａｓｅＴｈｒｅｅ ｗｉｒｅＶｉｅｎｎａＲｅｃｔｉｆｉｅｒＳｙｓｔｅｍＦＥＮＧＸｉｎｇｔｉａｎ， ＣＵＩＸｉａｏ， ＴＡＯＹｕａｎｙｕａｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＮｅｗＥｎｅｒｇｙ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ（ＥａｓｔＣｈｉｎａ），Ｑｉｎｇｄａｏ２６６５８０，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｃａｕｓｅｓｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｈａｒｍｏｎｉｃｓ．Ｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｒｅｃｔｉｆｉｅｒｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｏｌｖｅｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ．Ｔｈｒｅｅ ｐｈａｓｅｔｈｒｅｅ ｗｉｒｅＶｉｅｎｎａｒｅｃｔｉｆｉｅｒｔｏｐｏｌｏｇｙｈａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｉｇｈｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒ，ｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｓｔｒｅｓｓｏｆｓｗｉｔｃｈｔｕｂｅａｎｄｌｏｗｔｏｔａｌｈａｒｍｏｎｉｃｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｏｆｉｎｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔ．Ｉｔｈａｓｈｉｇｈａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｖａｌｕｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｔｈｒｅｅ ｐｈａｓｅｔｈｒｅｅ ｗｉｒｅＶｉｅｎｎａｒｅｃｔｉｆｉｅｒｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｔｈｅｍｏｄｅｌａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｉｎＭＡＴＬＡＢｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｌａｔｆｏｒｍｉｓｂｕｉｌｔｂａｓｅｄｏｎＳｉＣＭＯＳＦＥＴ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｙｓｔｅｍｉｎｃｌｕｄｅｓｆｉｖｅｍｏｄｕｌｅｓ：ｔｈｅｍａｉｎｃｉｒｃｕｉｔｍｏｄｕｌｅ，ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｕｌｅｏｆＤＳＰ，ｔｈｅｄｒｉｖｉｎｇｍｏｄｕｌｅ，ｔｈｅｓａｍｐｌｉｎｇｍｏｄｕｌｅａｎｄｔｈｅｐｏｗｅｒｍｏｄｕｌｅ．Ｅａｃｈｍｏｄｕｌｅｈａｓｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ，ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅａｎｄｐｏｒｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍｉｓｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｆｏｒｓｔｕｄｅｎｔｓｔｏｓｔｕｄｙａｎｄｄｅｓｉｇｎｅａｃｈｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｙｓｔｅｍｉｎｄｅｐｔｈ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｉｒａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｈａｒｄｗａｒｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｅｓｉｇｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｖｉｅｎｎａｒｅｃｔｉｆｉｅｒ；ｍｏｄｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ；ｃｕｒｒｅｎｔｔｏｔａｌｈａｒｍｏｎｉｃｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ收稿日期：２０１９ ０５ ２２基金项目：国家自然科学基金项目（５１７７７２１６）；山东省自然科学基金项目（ＺＲ２０１９ＭＥＥ０９４）；中央高校基本科研业务费专项资金（１８ＣＸ０２１１４Ａ）；中国石油大学（华东）教学改革项目（ＪＹ Ｂ２０１８８３）作者简介：冯兴田（１９７８－），男，山东广饶人，博士，副教授，主要从事电力电子技术教学与实验研究。
三相维也纳(vienna) 主拓扑原理、控制及仿真概述说明以及解释1. 引言1.1 概述在现代电力系统中，维持电网的稳定运行是至关重要的。
为了确保电力系统能够有效地传输和分配电能，需要对电压、电流和频率等参数进行有效的控制。
三相维也纳主拓扑原理及其相关控制策略成为一种常用且有效的方法。
1.2 文章结构本文旨在对三相维也纳主拓扑原理、控制及仿真进行概述、说明和解释。
文章将按照以下顺序进行叙述：首先介绍三相电力系统的概述，包括其基本组成和运行原理；然后详细介绍维也纳主图及相关概念；接着对三相电流和电压变量描述进行阐述；随后探讨控制策略概述、稳态分析方法以及控制算法与技术应用；最后展示与实践案例相关的仿真研究并进行结果分析与讨论。
1.3 目的本文旨在帮助读者深入了解三相维也纳主拓扑原理、控制及仿真，并且为在实际应用中如何建立模型以及如何分析和验证仿真结果提供指导。
通过本文的阐述，读者将能够全面理解三相维也纳主拓扑原理以及相关控制策略在电力系统中的作用和应用。
2. 三相维也纳主拓扑原理:2.1 三相电力系统概述:三相电力系统是一种常见且广泛应用于电力输配、发电和工业用电等领域的电力系统。
它由三个交流电源组成，分别称为A相、B相和C相。
这些相之间的输出波形存在固定的时间差，通常为120度。
由于这些不同的相之间存在时间差，使得三相系统比单相系统更加稳定且能够提供更大的功率。
2.2 维也纳主图和相关概念介绍:维也纳主图是一种表示三相电力系统中各个节点之间连接关系的图形表示方法。
它以圆圈表示节点（例如变压器、发电机或负载），而线条则表示连接各个节点的导线或传输线路。
在维也纳主图中，变压器通常用“T”表示，而发电机则用“G”表示。
传输线路通常用直线表示，在直线上方标注有阻抗和导纳值，以表示其特性参数。
另外，在维也纳主图中还存在几个重要概念。
首先是节点简化，即将多个连接在同一个节点上的元件简化为一个节点。
其次是传输线路的等值模型，即将传输线路抽象为一个等效电路，以简化分析计算。
三相三电平PWM整流器在煤矿应用的仿真研究【摘要】煤矿井下传动设备功率等级越来也大，传统两电平变流器已无法满足其电压和功率等级要求，隔爆型三电平变流器是未来发展的主导方向。
本文分析了三相三电平整流器的工作原理和数学模型，建立了控制系统，并在Matlab/simulink中做了仿真实验。
结果表明三电平整流器可满足高压大容量的要求，具有良好的动态性能和稳态性能。
【关键词】三电平；整流器；中点电压；高电压；大功率Abstract：The power of transmission in coal mine has grown rapidly over the past few years，and the three-level converters have became the development trends due to their obvious advantages compare to the traditional two-level ones in high voltage and great power applications.The principle and mathematical model of the rectifier is studied in this paper，and then the control model is built in Matlab/simulink environment.Simulation results show that this rectifier can implement in great voltage and power and provides excellent performances in steady-state and dynamic load variations.Keywords：three-level；rectifier；middle voltage；high voltage；great power1.引言随着国家电力对煤炭资源的需求越来越大，对煤矿的开采量提出了更高要求，为适应目前电能现状，提高矿井年产量、拉长原煤运输战线势在必行。
摘要为了解决电压型PWM整流器直接功率控制系统主电路参数设计问题,根据整流器在dq 两相同步旋转坐标系中的数学模型建立了其功率控制数学模型.基于功率控制数学模型,结合整流器直接功率控制系统的特点,推得交流侧电感是由功率、功率滞环比较器环宽及开关平均频率决定的;直流侧直流电压是由交流电压、电感及负载决定的;突加负载时直流侧电容是由直流电压波动、功率、电感及负载决定的.根据上述影响主电路参数的诸多因素,提出交流侧电感、直流侧电压及直流侧电容的设计方法.计算机仿真和实验证明了本文提出的设计方法是可行的.关键词PWM整流器; 直接功率控制; 直流电压; 交流侧电感; 直流电容目录1 电压型PWM整流器 (2)1.1电压型PWM整流器拓扑结构及数学模型 (3)1.2 电压型PWM整流器DPC系统结构及原理 (3)2 电压型PWM整流器DPC系统主电路参数设计 (5)2.1 交流侧电感的选择 (5)2.2 直流侧直流电压的选择 (6)2.3 直流侧电容的选择 (7)3 电压型PWM整流器DPC系统仿真与实验 (9)3.1 系统主电路参数设计 (9)3.2 系统仿真 (9)3.3 系统实验 (10)4 总结与体会 (12)参考文献 (13)1电压型PWM 整流器1.1电压型PWM 整流器拓扑结构及数学模型电压型PWM 整流器主电路拓扑结构如图1所示.图中a U ，b U ,c U 为三相对称电源相电压,,a b c i i i 为三相线电流;,,a b c S S S 为驱动整流器开关管(绝缘栅双极型晶体管IGBT)开关函数;jS 定义为单极性二值逻辑开关函数,jS =1(j=a,b,c)则上桥臂开关导通,下桥臂开关关断,jS =0下桥臂开关导通,上桥臂开关关断；dc U 为直流电压;R,L 为滤波电抗器的电阻和电感;C 为直流侧电容;RL 为负载;,ra rb rc U U U 为整流器的输入相电压;L i 为负载电流。
三相维也纳(vienna) 主拓扑原理、控制及仿真全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：三相维也纳(Vienna) 主拓扑是一种在电力系统中常用的控制技术，用于维持电力系统的稳定性和可靠性。
它基于维也纳(Vienna)这座美丽城市的名称，代表着其优雅和精密的特性。
本文将深入探讨三相维也纳主拓扑的原理、控制方法以及仿真技术。
一、三相维也纳主拓扑原理三相维也纳主拓扑是一种用于控制电力系统中电压和电流的技术，主要用于谐波抑制、无功功率补偿和电压调节等方面。
其基本原理是通过控制电容器和电感器的开关状态，调整电路中的电流和电压，使系统保持在稳定状态。
在三相维也纳主拓扑中，有三个分立的相位，分别控制电路中的三相电流和电压。
三相维也纳主拓扑的主要特点包括高效性、可靠性和精密性。
通过合理设计电路结构和控制算法，可以实现系统中电流和电压的高质量波形，提高电力系统的稳定性和可靠性。
在三相维也纳主拓扑中，控制方法是关键的一环。
常用的控制方法包括基于电压和电流的控制、谐波抑制控制和动态调节控制等。
这些控制方法结合了先进的电力电子技术和控制理论，能够有效地实现电力系统的优化控制。
基于电压和电流的控制方法主要是通过调节电容器和电感器的开关状态，实现对电路中电压和电流的动态调节。
谐波抑制控制方法则是通过识别和抑制系统中的谐波成分，减小谐波对系统的影响。
动态调节控制方法则是根据系统中的动态特性，实现对电路中电压和电流的动态调节。
为了验证三相维也纳主拓扑的性能和可靠性，仿真技术起着至关重要的作用。
通过仿真可以快速、准确地评估系统的动态特性和稳定性，为实际系统的设计和实现提供参考。
常用的仿真工具包括MATLAB/Simulink、PSIM和PSCAD等，这些工具提供了丰富的模型库和仿真工具，可以实现对电力系统中三相维也纳主拓扑的仿真分析。
通过仿真可以研究控制算法的优化、系统结构的设计和参数的选择等关键问题，为系统的实际应用提供重要的参考。
一、引言1.1 整流器的概念1.2 三电平Vienna整流器简介二、传统SVPWM算法2.1 SVPWM算法原理2.2 传统SVPWM算法的缺点三、简化SVPWM算法的需求分析3.1 算法复杂度3.2 控制精度要求四、简化SVPWM算法的设计思路4.1 采样周期的选择4.2 空间矢量的选择五、简化SVPWM算法的实现步骤5.1 电网电压的测量5.2 电流控制环的设计5.3 输出电压控制环的设计六、简化SVPWM算法的仿真分析七、结论引言1.1 整流器的概念电力电子技术作为一种重要的变流技术，广泛应用于各种电力系统中。
而整流器作为电力电子技术中的一种重要设备，主要用于将交流电转换为直流电，通常用于直流电动机驱动、直流电压稳定和有源电力滤波等领域。
1.2 三电平Vienna整流器简介三电平Vienna整流器是一种特殊的三电平整流器，具有输出电压质量好、输出谐波低等特点，因此在风力发电、光伏发电、电动汽车等领域得到了广泛的应用。
但传统的SVPWM算法在控制该整流器时存在一些问题，因此需要一种简化的SVPWM算法来解决这些问题。
传统SVPWM算法2.1 SVPWM算法原理SVPWM是空间矢量调制技术中的一种重要算法，它通过对比较器的输出信号进行处理，实现对逆变器的PWM控制，从而控制输出电压的大小和频率。
2.2 传统SVPWM算法的缺点传统的SVPWM算法存在着计算复杂度高、控制精度低等问题，特别在三电平Vienna整流器控制中，传统的SVPWM算法难以满足其对控制精度和响应速度的要求。
简化SVPWM算法的需求分析3.1 算法复杂度三电平Vienna整流器在实际应用中，由于其控制变量较多，传统的SVPWM算法会导致算法复杂度较高，不利于实际应用。
3.2 控制精度要求三电平Vienna整流器在控制过程中对于输出电压的精度要求较高，而传统的SVPWM算法在控制精度上存在一定的局限。
简化SVPWM算法的设计思路4.1 采样周期的选择为了简化SVPWM算法，首先可以选择较大的采样周期，以减小计算量和系统负荷。
单周期控制三相VIENNA整流器冯鑫振;高捷【摘要】The attention devoted to reducing grid harmonic pollution is increasing. Power tactor correction （PFC） is an effective method to reduce harmonic current in power grid. This paper researches a three-phase VIENNA PWM rectifier based on one-cycle control（OCC）. The control rules of a three-phase VIENNA rectifier by one-cycle control are deduced. Compared with other control program does not require multipliers, without the power supply voltage detection, so this control logic is relatively simple and can be achieved with congtant switching frequency, the unit power factor correction and low current distortion. The simulation results verify the theoretical analysis.%电网谐波污染已经引起世界各国的高度重视,功率因数校正（PFC）是治理谐波的一种有效方法。
文章对基于单周期控制的三相VIENNA整流器进行了研究,推导了单周期控制三相VIENNA整流器的控制规律,与其它控制方案相比不需要乘法器,不需对电源电压进行检测,控制逻辑比较简单并且以恒定开关频率工作,能够实现单位功率因数校正和低电流畸变。
电力电子课程设计课程设计报告题目：三相电压型PWM整流器与仿真专业、班级：学生姓名：学号：指导教师：内容得分1、三相桥式电路的基本原理（10分）2、整流电路基本原理（10分）3、pwm控制的基本原理（10分4、三相电压型pwm整流电路仿真模型（30分）5、结果分析（30分）6、程序文件（10分）总分2015年 1 月6 日摘要：叙述了建立三相电压型PWM整流器的数学模型。
在此基础上，使用功能强大的MATLAB软件进行了仿真，仿真结果证明了方法的可行性。
关键词：整流器；PWM；simulink目录一任务书 (1)1.1 题目 (1)1.2 设计内容及要求 (1)1.3 报告要求 (1)二基础资料 (2)2.1 三相桥式电路的基本原理 (2)2.2 整流电路基本原理 (4)2.3 pwm控制的基本原理 (6)2.4 PWM整流器的发展现状 (6)三设计内容 (8)3.1 仿真模型 (8)3.2 各个元件参数 (11)3.3 仿真结果 (13)3.4 结果分析 (15)四总结 (15)五参考文献 (15)一任务书1.1 题目三相电压型PWM整流器仿真1.2 设计内容及要求设计三相电压型PWM整流器及其控制电路的主要参数，并使用MATLAB 软件搭建其仿真模型并验证。
设计要求(pwm整流器仿真模型参数):(1)交流电源电压600V，60HZ(2)短路电容30MVA(3)外接负载500kVar，1MW(4)变压器变比600/240V(5)0.05s前，直流负载200kw，直流电压500V，0.05s后，通过断路器并联一个相同大小的电阻。
1.3 报告要求(1)叙述三相桥式电路的基本原理(2)叙述整流电路基本原理(3)叙述pwm控制的基本原理(4)记录参数（截图）(5)记录仿真结果，分析滤波结果(6)撰写设计报告(7)提交程序源文件二基础资料2.1 三相桥式电路的基本原理在三相桥式电路中，对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的，控制角都是α。
三电平脉宽调制⾼频整流器系统数学模型及仿真分析第19卷第7期1999年7⽉中 国 电 机 ⼯ 程 学 报P roceedings of the CSEEV o l.19N o.7Ju l.1999三电平脉宽调制⾼频整流器系统数学模型及仿真分析詹长江 秦荃华 韩英铎 王仲鸿清华⼤学电机系,100084北京陈 坚华中理⼯⼤学电⼒系,430074武汉STUDY ON M ATHE M AT I CAL MOD EL AND S Y STE M SI M ULAT I ON OF THE THREE-L EVEL P WM REVERSIB L E RECT IF IERZhan Changjiang Q in Q uanhua H an Y induo W ang zhonghongT singhua U n iversity,B eijing,100084Ch inaChen J ianH uazhong U n iversity of Science and T echno logy,W uhan,430074Ch inaABSTRACT Based on the concep t of Sw itching Functi on(SF) and Space V ecto r(SV),and cited the coo rdinate transfo rm ati on m atrix on space reference fram e in the unified theo ry of an A C mo to r,the paper p resents a new m athem atical model of the three L evel PWM reversible rectifier in ABC、ΑΒand d q refer2 ence fram e.T he system m athem atical model has been used fo r the developm ent and study of an actual p ro to type of three2level reversible rectifier.T he result of computer2aided si m ulati on ver2 ifies the validity of the system model.KEY WOR D S pu lse w idth modu lati on(P WM);th ree2lev2 el;reversib le rectifier;m athem aticalmodel;system si m u la2 ti on摘要 在开关函数和空间⽮量的概念的基础上,引⼊交流电机统⼀理论中的空间坐标系变换矩阵,提出了三电平脉宽调制(P WM)⾼频整流器系统数学模型,系统仿真的结果验证了该数学模型的正确性。
