三相电压型PWM整流器及其控制策略研究(精)
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广东工业大学硕士学位论文三相电压型PWM整流器及其控制策略研究姓名：梁锦泽申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：曾岳南20080501摘要捅费目前，传统二极管蹙流及相控整流因其结构简单，技术相对成熟，是目前中高档变频器中普遍采用的一种ＡＣ／ＤＣ变换形式。
然而，随着绿色能源技术的快速发展，不可控整流引起电流畸变所产生的电磁干扰和谐波污染已经成为日益严重的问题，因此ＰＷＭ整流器技术已成为电力电子技术研究的热点和亮点。
ＰＷＭ整流器可以实现网侧电流接近正弦波，功率因数近似为１并可实现四象限运行，其较抉的动态响应，能量双向流动、直流母线电压可控制和抗负载扰动能力强等优点，使得节能和“绿色环保”高度的结合。
本文详细介绍了三相电压型ＰＷＭ熬流器的工作原理，在三相静止坐标系下推导出基于开关函数的数学模型，并在此基础上通过坐标变换，建立其在两相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型。
简要阐述了ＰＩＶＭ整流器的换流过程并对系统主电路的参数选择进行了理论推导。
对比分析了正弦脉宽调制和电压空闻矢量脉宽调制（ｓＶＰ枞）技术。
在此基础上，对Ｐ贼整流器的电流控弗Ｉ策略进行了深入的分析，探讨了闻接电流控制，三种坐标系下的直流电流控制。
针对电压定向控制策略，引入空闻矢量ＰＷＭ（ＳＶＰ删技术，并结合应用前馈控制技术，设计了基于电压定向控铡的双闭环系统。
考虑ＰＷＩＪ整流器的成本闷题，详细阐述了带初始值观测的无电网电压传感器虚拟磁链定向控制的原理，并简要介缨了无电流传感器虚拟电网磁链定向控制策略。
基于电压定向控制策略，采用Ｈ公司的２８１２ＤｓＰ芯片，设计了ＰｗＭ整流系统的硬件电路，包括主电路、控制电路、采样及同步电路，并给出了设计方案。
本文在理论分析的基础上，利用ＭＡＴＬＡＢ提供的电力电子工其箱，在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真帮境下建立了各种电流控制策略的仿真模型并进行了仿真实验，通过对仿真结果的分析，验证了各种控制策略下系统的ｉＥ确性和可行性，为研究和开发ＰＷＭ整流器提供了实用价值。
关键词：Ｐ喇熬流器；ＳＶＰ晰；电压定向；虚拟电障磁链』玺三些奎耋三耋竺耋堡兰ＡＢＳＴＲＡＣＴＡｔｐｒｅｓｅｎｔ＇ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｉｏｄｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒａｎｄｐｈａｓｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｒｅｃｔｉｆｉｅｒｈａｓｂｅｃｏｍｅｕｓｕａｌＡＣ／ＤＣｓｔｒｕｅｔｎｒｅａｔｒａｕｓｆｏｍａｆｏｒｍｏｆｍｅｄｉｕｍａｎｄｔｏｐｇｒａｄｅｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｉｒｓｉｍｐｌｅａｎｄｒｉｐｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｂｕｔｗｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｌｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｇｒｅｅｎｅｎｅｒｇｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｓｍｄｉｓｔｕｒｂａｎｄｔｈｅｈａｒｍｏｎｉｃｐｏｌｌｕｔｉｏｎｆｒｏｍａｕｎ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｒｅｃｔｉｆｉｅｒｈａｖｅｂｅｃｏｍｅｓｅｒｉｏｕｓｐｒｏｂｌｅｍ．Ｓｏｎｏｗ，ＰＷＭｒｅｃｔｉｆｉｅｒｉｓａｓａｎｅｗａｎｄｈｏｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｈｅｉｎｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｗｅｒｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｉｔｈａｓｍａｎｙａｄｖａｎｔａｇｅｓｓｕｃｈｍａｋｉｎｇｅ＃ｄｃｕｒｒｅｎｔａｐｐｒｏａｃｈｔｏｓｉｎｅｗａｖｅ，ｇｒｉｄｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒｃｏｍｅｔＯ１，ｆｏｕｒｑｕａｄｒａｎｔｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｃｉｒｃｕｌａｔｅ，ｒａｐｉｄｍｏｔｉｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅ，ｐｏｗｅｒｄｕｐｌｅｘｉｎｇｔｒａｎｓｆｅｒ，ＤＣｖｏｌｔａｇｅａｎｄ１０ａｄｄｉｓｔｕｒｂｒｅｓｉｓｔｉｂｌｅ．Ｓｏｉｔｉｓｒｅａｌｌｙｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇａｎｄｇｒｅｅｎ．ＴｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆＰＷＭｒｅｃｔｉｆｉｅｒｄｅｔａｉｌｅｄｌｙａｎｄｄｅｄｕｃｅｔｈｅｍａｔｈｍｏｄｅｌｂａｓｅｏｎｓｗｉｔｃｈｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｎｄｅｄｕｃｅｔｈｅｔｗｏ—ｐｈａｓｅｑｕｉｅｓｃｅｎｔｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｒａｍｅａｎｄｔｗｏ－ｐｈａｓｅｒｏｔａｒｙｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｒａｍｅｍａｔｈｍｏｄｅｌａｆｔｅｒｕｓｉｎｇｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｌａｍｅｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｎｓｆｏｒｍ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｉｔｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｉｌｌｍｏｄｅａｎｄｄｅｄｕｃｅｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｃｉｒｃｕｉｔｐａｒａｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅｐａｐｅｒａｎａｌｙｓｅｔｈｅｓｉｎｅｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｃｏｎｔｒａｓｔｗｉｔｈｔｈｅｓｐａｃｅｖｅｃｔｏｒｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＳＶＰＷＭ），ｔｈｅｎａｎａｌｙｓｅｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｉｎｔｅｎｓｉｖｅｌｙｆｏｒｏｎＰＷＭｒｅｃｔｉｆｉｅｒ，ｄｉｓｃｕｓｓｉｎｄｉｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｄｉｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｂａｓｅｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖｅｃｔｏｒｆｒａｍｅ．ｉｔｃｏｎｔｒａｐｏｓｅｓｖｏｌｔａｇｅｏｒｉｅｎｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌ，ｉｍｐｏｒｔｉｎｇａｓｐａｃｅＰＷＭ（ＳＶＰＷＭ）ａｎｄｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄ，ｄｅｓｉｇｎｄｏｕｂｌｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｔｈｅｏｎｖｏｌｔａｇｅｏｒｉｅｎｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｗｈｉｃｈｃｏｎｔａｉｎｓｌｏｏｐ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｃｏｓｔｐｒｏｂｌｅｍｆｏｒＰＷＭｒｅｃｔｉｆｉｅｒ，ｉｔｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｖｉｒｔｕａｌｌｉｎｅｆｌｕｘｏｒｉｅｎｔｅｄｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｗｉｔｈｏｕｔｖｏｌｔａｇｅｓｅｎｓｏｒｓａｎｄｖｉｒｔｕａｌｌｉｎｅｆｌｕｘｏｒｉｅｎｔｅｄｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｗｉｔｈｏｕｔｃｕｒｒｅｎｔｓｅｌｌｓｏｒｓ．ＴｈｅｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｓｔｈｅＰＷＭｒｅｃｔｉｆｉｅｒｈａｒｄｗａｒｅｃｉｒｃｕｉｔｂａｓｅｏｎｖｏｌｔａｇｅｏｒｉｅｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｃｏｎｔｒ０１．Ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｉｎｃｌｕｄｅｓｍａｉｎｃｉｒｃｕｉｔ，ｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔ，ｓａｍｐｌｅａｎｄｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ，ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｏｊｅｃｔ．ＩｔｔａｋｅｓＴＩＤＳＰ２８１２ｌｏａｃｈｉｅｖｅＰＷＭｒｅｃｔｉｆｉｅｒ‟Ｓｄｏｕｂｌｅｌｏｏｐｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｔｒ０１．Ｉｎｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓ，ｕｓｉｎｇＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｉｃｔｏｏｌｂｏｘｏｆｆｅｒｅｄｂｙⅡｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｎａｅｎｔｕｎｄｅｒＳｉｍｕｌｉｎｋｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｔｏａｎｄｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅｏｆｔｈｉｓｐａｐｅｒｗｉｌｌｏｆｆｅｒｐｒａｃｔｉｃａｌｖａｌｕｅｔｏｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｒｅｃｔｉｆｉｅｒ；ＳＶＰＷＭ；Ｖｏｌｔａｇｅｏｒｉｅｎｔｅｄ；ｖｉｎｕａｌｌｉｎｅｆｌｕｘｏｒｉｅｎｔｅｄＵｌＭＡＴＬＡＢｔｏｆｉｎｉｓｈｖｅｒｉｆｙｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｅｘａｃｔｎｅｓｓｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎＰＷＭｒｅｃｔｉｆｆｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＷＭ独创性声明独创性声明秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的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，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，不包含本人或其他用途使用过的成果。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意。
本学位论文成果是本人在广东工业大学读书期间在导师的指导下取得的，论文成果归广东工业大学所有。
申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任，特此声明。
论文作者签字：翠锌译指剥币繇斡啼１。
ｏｇ年…月ｙ日第一章绪论第一章绪论１．１课题研究背景及意义随着电力电子技术的发展，功率半导体开关器件性能不断提高，已从早期广泛使用的半控型功率半导体开关，如普通晶闸管（ＳｃＲ）发展到如今性能各异且类型诸多的全控型功率开关，如双极型晶体管（ＢＪＴ）、门极关断晶闸管（６ＴＯ）、绝缘栅双极型晶体管（ＩＧＢＴ）、集成门极换向晶闸管（ＩＧＣＴ）、功率场效应晶体管（ＭｏｓＦＥＴ）以及场控晶闸管（ＭＣＴ）等。
而２０世纪９０年代发展起来的智能型功率模块（ＩＰＭ）则开创了功率半导体开关器件新的发展方向。
功率半导体开关器件技术的进步，促进了电力电子变流装置技术的迅速发展，出现了以脉宽调制（ＰｗＭ）控制为基础的各类变流装置，如变频器、逆变电源、高频开关电源以及各类特种变流器等，这些变流装置在国民经济各领域中被广泛应用。
“１目前这些变流装置很大～部分需要整流环节以获得直流电压，由于常规整流环节广泛采用二极管不可控整流电路或晶闸管相控整流电路，对电网注入了大量谐波及无功，给电网带来严重的“污染”。
治理这种电网“污染”最根本的措施就是，要求变流装置实现网侧电流正弦化且运行于单位功率因数。
因此，作为电网主要“污染”源的整流器，首先受到了学术界的关注，并开展了大量的研究工作。
其主要思路就是将Ｐ删技术引入整流器的控制之中，使整流器网侧电流正弦化且可运行于单位功率因数。
根据能量是否可双向流动，派生出两类不同拓扑结构的ＰＷＭ整流器，即可逆ＰＷＭ整流器和不可逆Ｐ糊整流器。
本论文只讨论能量可双向流动的可逆Ｐ删整流器及其控制策略，以下所称ＰＷＭ整流器均指可逆ＰＷＭ整流器。
能量可双向流动的ＰＷＭ整流器不仅体现出ＡＣ／ＤＣ变流特性（整流），而且还可呈现出Ｄｃ／Ａｃ变流特性（有源逆交），因而确切地说，这类Ｐ张整流器实际上是一种新型的可逆ＰＷＭ变流器。
经过几十年的研究与发展，ＰＷＭ整流器技术已日趋成熟。
ＰＷＭ整流器主电路已从早期的半控型器件桥路发展到如今的全控型器件桥路，其拓扑结构己从单相、三相电路发展到多相组合及多电平拓扑电路；Ｐ踟开关控制由单纯的硬开关调制发展到软开关调制，功率等级从千瓦级发展到兆瓦级，而在主电路类型上既有电压型整流器（Ｖｏｌｔａｇｅ型整流器（Ｃｕ【ｔｒｅｎｔ用。
…ＳｏｕｒｃｅＳｏｕｒｃｅＲｅｃｔｉｆｉｅｒ—ＶＳＲ），也有电流Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ—ＣＳＲ），并且两者在工业上均成功地投入应广东工业大学工学硕士学位论文由于ＰＷＭ整流器实现了网侧电流正弦化且运行于单位功率因数，实现能量双向传输，因而真正实现了“绿色电能变换”。
由于ＰＷＭ整流器网侧呈现出受控电流源特性，因而这一特性使ＰＷＭ整流器及其控制技术的应用领域得到了发展和拓宽，如静止无功补偿（ＳＶＧ）、有源电力滤波（ＡＰＦ）、统一潮流控制（ＵＰＦＣ），超导储能（ＳＭＥＳ）、高压直流输电（ＨＶＤＣ）、电气传动（ＥＯ），新型ＵＰＳ以及太阳能、风能等可再生能源的并网发电等。
