基于DQ坐标系的单相三电平PWM整流器研究

基于dq变换的三相pwm整流器控制方案研究及仿真基于dq变换的三相PWM整流器控制方案是一种常见的控制方案，可用于交流电源的直流化处理，具有高效、稳定的特点。

本文将从几个方面进行阐述，包括dq变换、三相PWM整流器以及控制方案研究和仿真。

一、dq变换dq变换是一种坐标转换方法，可将三相电压或电流向量在正交坐标系下进行描述。

在dq坐标系下，d轴表示电磁场的方向（即磁通量最大），而q轴表示旋转方向。

通过dq变换可以将三相电压或电流向量转换为dq坐标系下的两个分量，即d分量和q分量。

二、三相PWM整流器三相PWM整流器是指将三相电源经过PWM控制后输出直流电压的电路。

其基本原理是利用PWM技术控制开关管通断，将交流电源经过整流、滤波后输出稳定的直流电压。

这种电路有较高的效率和稳定性，适用于各种直流电源应用场景。

三、控制方案研究和仿真该控制方案主要分为两个模块，分别是dq变换模块和三相PWM整流器控制模块。

在dq变换模块中，通过对三相交流电压进行dq变换后，得到dq坐标系下的电压信号，进而计算出电容电压和电流的dq 值。

在三相PWM整流器控制模块中，将dq坐标系下的电容电压和电流的dq值进行计算，得到相应的PWM控制信号，控制开关管的通断，输出稳定的直流电压。

在仿真过程中，可通过MATLAB/Simulink等软件进行模拟。

首先，在Simulink中建立dq变换模块和三相PWM整流器控制模块，并通过仿真器件和信号发生器等工具进行搭建。

然后，通过输入交流电源的参数，进行仿真运行，得到输出的直流电压波形图以及电容电压、电流的dq坐标系下的波形图。

在仿真过程中可对控制参数进行调整，以达到更好的控制效果。

综上，基于dq变换的三相PWM整流器控制方案可以实现对交流电源的直流化处理，具有高效、稳定的特点。

在实际应用中，需要根据实际场景进行参数调整和控制模型优化，以达到更好的控制效果。

单相三电平PWM整流器关键技术研究摘要：随着电力系统的迅速发展和电力负荷的快速增长，传统的整流器无法满足对电力质量和效率的要求。

单相三电平PWM整流器作为一种新型的电力电子装置，具有较低的谐波含量、较高的功率因数和较高的效率等优点，成为了当前研究的热点之一。

本文主要研究了单相三电平PWM整流器的关键技术，包括拓扑结构、控制策略和谐波抑制等方面。

1. 引言单相三电平PWM整流器是一种将交流电转换为直流电的电力电子装置，广泛应用于电力系统中。

它通过控制开关器件的开关状态和占空比，实现对输出电压的调整和控制。

传统的整流器存在谐波较多、功率因数较低等问题，而单相三电平PWM整流器具有较低的谐波含量、较高的功率因数和较高的效率等优点。

2. 拓扑结构单相三电平PWM整流器主要由两个H桥逆变器组成，其中一个H桥逆变器与输入交流电源相连，另一个H桥逆变器与电容并联。

该结构可以实现三个输出电平，从而减小了输出电压的谐波含量。

3. 控制策略单相三电平PWM整流器的控制策略是实现其优良性能的关键。

常见的控制策略包括基于三角载波的PWM控制和基于空间矢量调制的PWM控制。

前者通过在每个半周期内对比较器输出进行调整，实现对输出电压的控制；后者通过改变矢量图形的形状和位置，实现对输出电压和电流的精确控制。

4. 谐波抑制谐波抑制是单相三电平PWM整流器关键技术中的一个重要方面。

为了减小输出电压的谐波含量，可以采用谐波抑制技术，如添加滤波电感、采用多级拓扑结构等。

5. 结论单相三电平PWM整流器作为一种新型的电力电子装置，在电力系统中具有广泛的应用前景。

本文研究了单相三电平PWM 整流器的关键技术，包括拓扑结构、控制策略和谐波抑制等方面。

研究结果表明，采用适当的拓扑结构和控制策略，能够实现较低的谐波含量、较高的功率因数和较高的效率。

然而，由于单相三电平PWM整流器的复杂性，还需要进一步研究和改进，以满足电力系统对电力质量和效率的要求。

毕业论文-单相三电平SPWM整流器的研究与设计(shrimplm)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊摘要随着电力电子器件、高精度高速运算芯片、实时仿真及控制等技术的飞速发展，各类电力电子装置正广泛地应用于交直流可调电源、电力供电系统、电气传动控制与电化学生产等领域，然而大多数的电力电子装置都是通过变流器与电网相连，总存在网侧功率因数低以及输入电流谐波成分高的问题。

为了减小谐波干扰对电网质量的危害，以及可能因此而引发的事故，1994年3月国家技术监督局颁布了国标GB/T 14549-1993《电能质量公用电网谐波》。

抑制电力谐波提高功率因数的方法主要有两种，一种是装设专用的谐波补偿装置，该方法相应地带来了成本增加的问题；另一种是采用新型的高功率因数变流器。

PWM整流器作为高功率因数变流器的一个重要方向，在各种工业生产领域扮演着重要角色。

它不仅要求中间直流环节的电压保持恒定，交流侧功率因数为1，还要求尽量减少电流谐波。

然而相对于两电平PWM整流电路，三电平PWM整流器的功率开关管所承受的关断电压为直流侧电压的一半，减少了功率开关管的电压强度，同时电平数的增加使入端电流更接近正弦波，在同样的的开关频率及控制方式下，其电流谐波总畸变率（THD）要远小于两电平PWM整流器。

因此，本毕业设计以单相三电平PWM整流器为研究对象, 首先介绍了课题的产生背景、研究概况及意义，阐述了PWM整流器的工作原理，并对其开关工作模态以及拓扑结构进行了分析；其次，在此基础上，建立了三电平整流器的系统数学模型，并对PWM控制技术进行总结，采用电压电流双闭环控制，利用MATLAB/Simulink进行了仿真实验。

仿真结果表明，系统的工作情况与理论分析相符合，该系统不仅能使直流电压在一定范围内可调，而且使整流器交流侧电流谐波降低，实现了单位功率因数运行。

关键词：三电平整流功率因数校正MATLAB仿真┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊电流1u直流侧电容C1两端电压2u直流侧电容C2两端电压aS1-a S4/ b1S-b S4三电平整流器左/右半桥臂四个开关管aVD1-aVD4/bVD1-bVD4三电平整流器8个反并联二极管1C/2C直流侧上下两个支撑电容R入端电阻L入端电感LR直流侧输出负载电阻AS三电平整┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊流电路简化模型的A相开关BS三电平整流电路简化模型的B相开关目录摘要 ...................................................................................................................................... I I ABSTRACT........................................................................................... 错误!未定义书签。

专利名称：基于d-q坐标的单相PWM整流器的优化控制专利类型：发明专利
发明人：舒泽亮,宋莎莎,林静英,陈亚军,何晓琼
申请号：CN201510136650.3
申请日：20150326
公开号：CN104779648A
公开日：
20150715
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于d-q坐标的单相PWM整流器的优化控制方法，采用电压外环和电流内环的双闭环实现整流器电流的无功分量和功率因数控制，在传统的单相d-q解耦控制的基础上，优化了单相整流器的数学模型，变换器的端口电压在d，q坐标系上的分量U，U分别仅由一个分量组成，且采用有功无功交叉控制。

相对于传统的d-q解耦控制，本发明的控制结构更为简单明了，易于控制器的数字化实现，系统的动态响应速度更快，系统稳定时间更短，可以控制整流器电流的无功分量，易于实现任意功率因数控制。

申请人：西南交通大学
地址：610031 四川省成都市二环路北一段111号西南交通大学科技处
国籍：CN
代理机构：成都信博专利代理有限责任公司
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单相三电平PWM整流器电流解耦控制方法黄嘉鹏;张斐【摘要】Working principle of single phase three-level neutral-point-clamped（NPC） PWM rectifier is discussed and a mathematic model of the PWM rectifier on the dq reference frame is set up.This paper introduces a current decoupled control strategy that decline significantly complexity of the control puter simulation and experiment results demonstrate that this rectifier under current decoupled control has higher power factor and better dynamic performance,which confirms the effectiveness of the control strategy.%基于单相三电平中点箝位（Neutral Point Clamped,NPC）PWM整流器的工作原理,将dq坐标系引入单相整流器,给出了dq坐标系的整流器数学模型。

提出了一种电流解耦控制策略,对解耦后的d、q轴电流分别进行比例控制,极大地降低了控制系统设计的复杂性,并具有良好的线性控制特性。

计算机仿真和实验结果表明,基于电流解耦控制的PWM整流器功率因数高、动态性能好,验证了该策略是正确可行的。

【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2012(029)002【总页数】5页(P8-11,20)【关键词】解耦控制;SVPWM;三电平整流器【作者】黄嘉鹏;张斐【作者单位】西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TM4610 引言与传统不控整流或相控整流方式相比，PWM整流方式具有功率因数高、可实现能量双向传输等优点，是一种真正的“绿色”电能变换［1］。

基于DQ变换的三相PWM整流器控制方案
陆熙;石健将;何湘宁
【期刊名称】《机电工程》
【年(卷),期】2008(025)001
【摘要】在传统的电压型整流器三相高频数学模型的基础上,采用DQ坐标变化对其模型进行了改进.根据此模型提出了相应的控制方案,并设计了相应的控制参数.采用SABER仿真工具对选择的控制参数进行了仿真,并给出了仿真结果.最后使用TM320F2812 DSP完成了硬件试验,得到了试验波形.
【总页数】4页(P78-81)
【作者】陆熙;石健将;何湘宁
【作者单位】浙江大学,电气工程学院,浙江,杭州,310027;浙江大学,电气工程学院,浙江,杭州,310027;浙江大学,电气工程学院,浙江,杭州,310027
【正文语种】中文
【中图分类】TM461
【相关文献】
1.三相PWM整流器智能功率因数控制方案的研究 [J], 王晓晨;杨公训;潘志刚;孙凤香
2.基于dq变换与小波变换的电能质量扰动检测与识别方法 [J], 张秀娟;徐永海;肖湘宁
3.基于αβ变换的三相PWM整流器前馈控制策略研究 [J], 高娜;张丽娜
4.基于非同步dq坐标变换的电压暂降快速检测方法 [J], 郭建龙;刘善伟;刘文泽;吕
梁景
5.基于dq变换的电压暂降检测方法研究 [J], 徐勇;向运琨;曾麟;何哲
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三电平PWM整流器控制方法研究近年来，随着电力系统的发展和电力负荷的增加，对于电力变换和控制技术的需求也在不断增加。

而三电平PWM整流器作为一种重要的电力变换设备，其控制方法的研究显得尤为重要。

本文将就三电平PWM整流器的控制方法进行研究探讨。

首先，三电平PWM整流器的控制方法主要包括两种，即传统的基于脉宽调制的控制方法和基于模型预测控制的方法。

传统的脉宽调制方法主要通过调节开关器件的开关频率和占空比来控制输出电压的波形，以实现电力变换的目的。

而基于模型预测控制的方法则是通过建立数学模型，预测系统的状态和输出，并根据预测结果进行控制。

其次，在传统的脉宽调制方法中，常用的控制策略有三种，即基于电流控制的方法、基于电压控制的方法和基于电流电压双闭环控制的方法。

其中，基于电流控制的方法主要通过控制输入电流来实现对输出电流的控制，以保证输出电流稳定。

基于电压控制的方法则是通过控制输出电压来实现对输出电流的控制，以保证输出电压稳定。

而基于电流电压双闭环控制的方法则是综合考虑了输入电流和输出电压的控制要求，以实现更为精确的控制。

最后，基于模型预测控制的方法是近年来较为新兴的一种控制方法。

该方法通过建立系统的数学模型，并根据模型的预测结果进行控制，以实现对输出波形的精确控制。

相比于传统的脉宽调制方法，基于模型预测控制的方法具有更高的控制精度和响应速度，能够更好地适应电力系统的需求。

综上所述，三电平PWM整流器的控制方法研究涉及传统的脉宽调制方法和基于模型预测控制的方法。

在传统的方法中，基于电流控制、电压控制和电流电压双闭环控制是常用的策略。

而基于模型预测控制的方法则是一种较新的控制方法，具有更高的精度和响应速度。

在未来的研究中，我们还可以探索更多的控制策略，以进一步提高三电平PWM整流器的控制性能。

直驱风力发电系统三电平PWM整流技术研究、摘要:直驱型风力发电系统的风力发电机需要通过大功率交直交变流器即全功率变流器将风力发电机直接并网,而开关器件水平无法满足全功率变流器的要求,因此研究了二极管箝位三电平PWM 整流器在直驱型风力发电系统中的应用。

针对这一拓扑和直驱型风力发电系统的特点,采用基于PWM整流器模型的跟踪指令电压矢量的空间矢量脉宽调制(SVPWM)电流控制策略,结果表明,该PWM 整流器可有效抑制注入电网的谐波,减小交流侧的电流波形畸变;在负载突变时保持直流电压恒定,输出有功、无功可调且动态跟随性能较好。

三电平PWM整流器作为全功率变流器的整流部分适合于直驱型风力发电系统的应用。

关键词:直驱型风力发电系统;全功率变流器;二极管箝位;三电平整流器;空间矢量脉宽调制;引言直驱型风力发电系统是一种新型的风力发电系统,它采用风轮直接驱动多极低速永磁同步发电机发电,然后通过功率变换电路将电能转换后并入电网,省去了传统双馈式风力发电系统中的齿轮箱,系统效率大为提高,有效抑制了噪声。

直驱型风力发电系统需要全功率变流器,而现有器件耐压水平未取得突破性进展,多电平技术因其可减小开关管电压应力,提高等效开关频率,非常适合应用于直驱型风力发电系统。

目前,常见的多电平变流器种类有:二极管箝位多电平变流器、飞跨电容多电平变流器、级联H桥多电平变流器及通用式多电平变换器等。

飞跨电容多电平变流器的开关负荷不一致,飞跨电容均压难以实现,级联H桥多电平变流器需要独立电源,成本较高,未得到广泛应用。

虽然二极管箝位多电平变流器存在中点电位平衡问题,但可通过适当的控制方法解决。

因此,低成本、控制简单的二极管箝位三电平PWM整流器成为当前直驱型风力发电整流变换研究的热点。

目前风力发电系统通常采用不控整流或二电平PWM整流电路,导致交流侧电压电流波形较差,功率因数不高,尤其对于交流侧发电机的稳定正常运行极为不利。

因此,本文介绍了采用SVPWM控制策略的三电平PWM整流器,不仅实现了交流侧功率因数可调,减小了波形畸变率,而且也可实现大功率的传输,为直驱型风力发电系统的研究及大规模应用奠定了基础。

基于DQ 变换的三相PWM 整流器控制方案研究及仿真浙江大学 陆熙 石健将 何湘宁浙江大学电气工程学院摘要：本文采用DQ 坐标变换对三相电压型PWM 整流器进行建模，在此基础上分析了相应的控制策略，并对其进行了仿真，给出了仿真结果。

关键词：DQ 变换，控制策略，仿真1 前言传统的晶闸管或二极管整流器存在如下的缺点：输入电流谐波含量高；输入功率因数低；整流器效率低；交流侧电网电压畸变严重。

而具有功率因数矫正的PWM 整流器具有输入电流正弦化，谐波含量低，功率因数高等优点，已成为电力电子学研究的热点之一。

一般的三相PWM 整流器通常采用直接的电压和电流双闭环控制方式，这样的控制用模拟电路实现简单，但难以建立起精确的模型，对控制环的参数设计也比较复杂。

本文采用DQ 坐标变换对三相电压型PWM 整流器进行建模，将三相的平衡电量变为直流量，在此基础上给出了相应的控制策略，并对其进行了仿真，给出了仿真结果。

2 DQ 坐标系下三相PWM 整流器模型【1】三相电压型PWM 整流器的拓扑如图1所示：R idcvdc图1 三相电压型PWM 整流器由图1已知，a V 、b V 、c V 为三相输入电压源，a b c i i i 、、为三相输入电流，dc i 为输出直流电流，dc V 为输出直流电压，L 为三相的输入电感，a b c S S S 、、为三相开关函数，10x S ⎧⎨⎩－表示开关导通；＝－表示开关关闭。

，C 为输出电容，R 为负载。

对于三相电压型PWM 整流器，有下列关系成立：ab a b ab bc b c dc bc dc ca c a ca v S S S v S S v S vv S S S -⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=-=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦ （1）[]a dc abc b c i i S S S i i ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦（2） 其中，ab a b bc b c ca c a v v v v v v v v v =-=-=-、、，a ab ca b bc ab c ca bc i i i i i i i i i =-=-=-、、， 且0ab bc ca i i i ++=。

基于旋转坐标变换的单相PWM整流器无源控制研究王子徽;蔡华锋;廖冬初;潘健;吴蕊【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2018(041)022【摘要】单相电压型PWM整流器属于非线性混合控制系统,普通的线性控制方法已无法取得很好的控制效果,因此需要采用非线性控制策略.考虑到三相PWM整流器通常会通过坐标变换到同步旋转坐标系进行控制以消除网侧输入电流静差.因此,针对单相PWM整流器而言,进行等效旋转坐标变换也可以达到同样的效果.提出一种基于旋转坐标变换的无源控制方法.通过建立欧拉-拉格朗日(EL)模型,以此为基础进行无源控制器的设计.最后通过Matlab/Simulink进行仿真,结果表明该控制方法可以取得较好的控制效果.【总页数】6页(P83-87,91)【作者】王子徽;蔡华锋;廖冬初;潘健;吴蕊【作者单位】湖北工业大学电气与电子工程学院,湖北武汉 430068;湖北工业大学电气与电子工程学院,湖北武汉 430068;湖北工业大学太阳能高效利用湖北省协同创新中心,湖北武汉 430068;湖北工业大学电气与电子工程学院,湖北武汉430068;湖北工业大学太阳能高效利用湖北省协同创新中心,湖北武汉 430068;湖北工业大学电气与电子工程学院,湖北武汉 430068;湖北工业大学电气与电子工程学院,湖北武汉 430068【正文语种】中文【中图分类】TN35-34;TM461【相关文献】1.基于旋转坐标系的单相PWM整流器的仿真研究 [J], 邱迪2.基于变阻尼的电压型PWM整流器无源控制研究 [J], 夏培容;尹怡欣;王久和;张金龙3.单相电压型PWM整流器无源控制算法研究 [J], 张智俊4.单相电压型PWM整流器的无源控制方法 [J], 刘礼华5.基于旋转坐标变换的单相电压型PWM整流器系统仿真 [J], 肖汉;曾岳南;唐雄民因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于相电压重构的三电平PWM整流器的研究何至源;倪榛潞;魏星;李媛【摘要】在简化三电平空间矢量脉宽调制算法的基础上,提出了三电平整流器输入相电压重构的占空比模型,并以此求得整流器控制中所需的虚拟磁链;针对虚拟磁链计算过程中的积分初值问题,采用3个并联一阶低通滤波器组成的新型虚拟磁链观测器,可使所得磁链幅值无差且无相移.实验结果证明了磁链观测器的可靠性和基于虚拟磁链控制方案下三电平整流器良好的动静态特性.%Based on the simplified three-level SVPWM algorithm,the output voltage reconstruction duty cycle model was proposed and the virtual flux which is needed in three-level rectifier control can be calculated; considering the integral process of initial value problems for virtual flux calculation, a virtual line-flux-linkage observer using three one-stage low-pass filter instead of pure integrator is steady to get phase and amplitude.Its reliability and favourable dynamic and static characteristic are proved by experiments.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2012(042)012【总页数】4页(P27-30)【关键词】三电平PWM整流器;虚拟磁链定向;相电压重构的占空比模型【作者】何至源;倪榛潞;魏星;李媛【作者单位】江西宜春供电公司,江西宜春336000;江西宜春供电公司,江西宜春336000;江西宜春供电公司,江西宜春336000;江西宜春供电公司,江西宜春336000【正文语种】中文【中图分类】TM4611 引言目前国内应用的PWM整流器大多以两电平为主，相比两电平而言，三电平PWM 整流器在同等情况下不仅降低了对功率器件的要求，而且输出电压或电流的谐波也大为减少，同时在较低的开关频率上也能保证交流侧输入电流拥有一定的正弦度，可以说三电平是电力电子设备发展的一个重要趋势。