山西电子技术 ２０１０年第２期 研究与探讨
文章编号：１６７４－４５７８（２０１０）０２－００８３－０３
基于空间电压矢量的三相电压型ＰＷＭ整流器的研究
张恩睦 ，赵敏 ，任一峰
（１．中北大学，山西太原０３００５１；２．北京茨浮测控技术研究所，北京１０００２３）
摘要：建立了三相电压型ＰＷＭ整流器在三相静止坐标系和两相同步旋转坐标系下的数学模型，将双闭环工
程设计方法应用于ＰＷＭ整流器，研究了其前馈解耦控制策略。在此基础上结合空间矢量调制（ＳＶＰＷＭ）的算法，
设计了三相电压型ＰＷＭ整流器控制系统，并在Ｍａｔｌａｂ的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中进行了系统仿真。仿真结果表明，设计方法可
行，具有良好的动静态性能，实现了单位功率因数。
关键词：整流器；空间矢量控制；解耦控制；单位功率因数
中图分类号：ＴＭ４６１ 文献标识码：Ａ
０引言
随着电力电子装置在各个领域的广泛应用，其中大量低 功率因数的不控整流设备只能实现能量的单向传输，并且对
电网的谐波污染十分严重。而新型ＰＷＭ整流装置具有高
功率因数、输入电流波形为正弦、低谐波污染、能量双向流
动、小容量储能环节和恒定直流电压控制等优点，真正实现 了“绿色电能变换”，在电力系统有源滤波、无功补偿、太阳
能发电以及交直流传动系统等领域，越来越具有广阔的应用 前景 ０ Ｊ，其中ＳＶＰＷＭ（空间矢量调制）因具有直流电压利
用率高、动态响应快速等优点而备受关注，本文通过在ｄ—ｑ
坐标下与解耦控制相结合的控制策略，使系统获得良好的控
制性能，并通过仿真加以验证。
１三相ＰＷＭ整流器的数学模型及前馈解耦控制
理论
１．１三相静止坐标系下的数学模型
三相电压型ＰＷＭ整流器主电路拓扑结构如图１所示。
分析ＰＷＭ整流器要从其数学模型人手，在推导整流器的数
学模型之前，先作出以下假设：
１）忽略分布参数的影响； ２）三相电源为理想电压源；
３）主回路等效电阻和电感相等；
４）忽略功率器件的导通压降和开关损耗；
分 类 号 学号 M201071071
学校代码 10487 密级
硕士学位论文
三相电压型PWM整流器控制
学位申请人： 万 鹏
学科专业： 电力电子与电力传动
指导教师： 熊 健 副教授
答辩日期： 2013年1月6日
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
For the Degree of Master of Engineering
Control of Three Phase Voltage Source
PWM Rectifier
Candidate : Wan Peng
Major : Power Electronics and Electric Drive
Supervisor: Prof. Xiong Jian
Huazhong University of Science & Technology
Wuhan 430074, P.R.China
January, 2013
独 创 性 声 明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工
作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不
包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出
贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明
的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名：
日期： 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留、使用学位论文的规定，即：
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分内容编入有关数据库进行检索，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。
保 密□，在______年解密后适用本授权书。
本论文属于
不保密□。
（请在以上方框内打“√”）
船电技术２００７年第４期 Ｖｌ０１．２７ Ｎｏ．４ ２００７．７／８
目四线制ＰｗＭ 三相ＡＢＣ坐标系下独立拼
龙轶唐军
（中船重工集团公司７１２研究所武汉４３００６４） 摘 要： 基于三相四线制电压型ＰＷＭ整流器功率电路推导了三相ＡＢＣ坐标系下的数学模型，依据数学模型 建立了三相ＡＢＣ坐标系下独立控制系统框图，详细讨论了输入电流指令的计算过程。仿真和试验结果都证明 了控制方案的可行性。 关键词： 三相四线制Ｐ州整流器三相ＡＢＣ独立控制 中图分类号：ＴＭ４６１ 文献标识码：Ａ 文章编号： １００３—４８６２（２００７）０４—０２４０—０４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ Ｔｈｒｅｅ－ｐｈｒａｓｅ ＡＢ Ｃ Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ Ｔｈｒｅｅ－ｐｈｒａｓｅ Ｆｏｕｒ－ｗｉｒｅ ＰＷＭ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ
ＬｏｎｇＹｉ；ＴａｎｇＪｕｎ （Ｗｕｈａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍａｒｉｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ，ＣＳＩＣ，Ｗｕｈａｎ ４３００６４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｏｐｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ ｆｏｕｒ—ｗｉｒｅ ＰＷＭ ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ，ｔｈｅ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｉｎ ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ ＡＢＣ ｆｒａｍｅ ｉｓ ｄｅｄｕｃｅｄ￣ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ－ｐｈｒａｓｅ ＡＢＣ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｉｓ ｂｕｉｌｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｐｕｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ￣ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｒｅｅ．．ｐｈａｓｅ ｆｏｕｒ・．ｗｉｒｅ￣ＰＷＭ ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ￣ｔｈｒｅｅ－ｐｈｒａｓｅ ＡＢＣ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ
基于LCL滤波的PWM整流器控制策略研究
【摘 要】 介绍了准PR调制器的原理，在此基础上，详细分析了PWM整流器在α-β静止坐标系下电流内环和电压外环的设计方法，并基于Matlab/Simulink仿真平台搭建两电平PWM整流器仿真模型，对本文分析的设计方法进行了仿真研究，仿真结果验证了本文分析的基于PR控制器设计的电流环和电压环的正确性和有效性。
【关键词】 PWM整流器 LCL滤波器 准PR控制器 控制策略
1 引言
随着电力电子技术的发展，GTR、GTO、MOSFET、IGBT、IGCT等全控型开关器件制造技术不断进步，使得变流器主电路结构更加简单，而且还具有控制与驱动灵活可靠，有效改善电路中的谐波，大幅提高变流器功率因数，提高系统的动态响应速度，有效控制环境噪声污染等优点[1]。全控型器件的进步有力的推动了变流技术的发展。20世纪80年代提出了PWM整流技术，随后PWM技术飞速发展，PWM整流技术得到了广泛应用。PWM整流器具有输入电流正弦化、功率因数可控、电能双向传输、直流母线电压可调等优点[2]。由于PWM整流器真正实现了“绿色电能变换”、其网侧呈现出受控电流源特性，这一特性使得PWM整流器及其控制技术获得进一步的发展和拓宽。
在基于LCL滤波器的电压源型PWM整流器系统中，控制策略无疑是一个很重要的环节，所采取的控制策略直接关系到整流器的运行性能。LCL滤波器的电压型PWM整流器是从单L滤波的整流器发展而来的，因而控制策略延续了单L的控制思想。2001年MarcoLiserre和FredeBlaabjerg分析了LCL滤波器的设计方法，并证明了在低频的数学模型下，电容的作用可以忽略。这样对于LCL滤波器的PWM整流器控制系统设计可以继续沿用单L的PWM整流器控制系统的设计方法。
鉴于在三相静止坐标系（a-b-c）中系统模型复杂，控制难以实现，因而当前均是在两相静止坐标系（α-β）或两相旋转坐标系（d-q）下对LCL的PWM整流器加以控制。目前在两相坐标系下控制多采用电压外环，电流内环的双闭环结构。本文详细分析了PWM整流器在α-β静止坐标系下电流内环和电压外环的设计方法，并基于Matlab/Simulink仿真平台搭建两电平PWM整流器仿真模型，对本文分析的设计方法进行了仿真研究，仿真结果验证了本文分析的基于PR控制器设计的电流环和电压环的正确性和有效性。
