三相电压型SVPWM整流器控制策略研究毕业设计论文Word文档下载推荐.docx

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电压空间矢量调制（SVPWM）控制方法能够获得更高的电压利用率，同时可使可有效减小电流谐波。

文中对三相电压空间矢量的原理和如何实现作了详细的分析，选择了谐波含量相对小的矢量排序策略。

在电流控制方案上，提出了dq坐标系下的固定开关频率的直接电流控制策略，同时在控制中实现电流的解耦控制，以及输入电网电压的前馈，使得系统具有更好的动态性能和稳定性，并通过进行闭环系统的仿真验证了方案的可行性。

在进行三相电压型PWM整流器系统的仿真研究中，建立主电路、空间电压矢量PWM控制模块及PI控制调节器的仿真模型，并深入对三相电压型PWM整流器的谐波含量进行分析，研究主电路参数对系统跟随性和稳定性的影响。

关键字：

PWM整流；

SVPWM调制；

直接电流控制；

仿真研究

ResearchonControlStrategyoftheThree-phaseVoltageSVPWM

Abstract

Theconventionalrectifiersectionwidelyconsistsofdiode-rectifiercircuitandphase-controlthyristorrectifier,whichinjectslargeamountsofharmonicsintothepowernetworksandproducesmuchcontamination.Thethree-phasevoltage-sourcePWMreetifier（VSR）havethecharacteristicsofconstantdireetvoltage,highpowerfactor,smallharmonicpollution,bidirectionalpowerflow，sotheyhavemoreandmoreapplicationperspectiveinactivefiltering,reaetive-loadcompensationandmotorcontrolsystems.

Theprincipleofsingle-phasevoltage-sourcePWMrectifierwasintroducedindetails,constructingthehighandlow-frequencymathematicalmodelbasedonthethree-phasestaticcoordinatesystemandthetwo-phasesynchronousrotatingcoordinatesystemfromthepoinitofthetopologyofthemaincircuit,andselectthethree-phasevoltage-sourcePWMrectifierasthismajorstudy.Withthevoltagespacevectorspulsewidthmodulation,wecangethigherusageofthevoltage,atthesametimeitcaneffectivelyreducethecurrentharmonics.Inthispaper,theprincipleofthree-phasevoltagespacevectorandthespecificimplementationwereanalyzedindetails,choosingthevectorsequencingstrategywithrelativelysmallharmoniccontent.

Astothecurrentcontrolscheme,thispaperproposeadirectlycurrentcontrolscheme,whichwithfixedswitchingfrequencyindqrotationreferenceframe.Andalso,weintroducecurrentdecouplinginputvoltagefeedback,whichmakesthesystemmorestableandfasterresponse,andthroughtheclosedloopsystemsimulationtoverifythefeasibilityofthiscurrentcontrolscheme.

Intheresearchofthesystemofthethree-phasevoltage-sourcePWMrectifieran,eastblishthemaincircuit,simulatemoduleofthevoltagespacevectorspulsewidthmodulationandsimulatemodelofPIcontorlconditioner,thenanalyzeddeeplyinthevectorsequencingstrategyofthree-phasevoltage-sourcePWMreetifier,deliberatethemaincircuitparametersondynamiccharacteristicsandstaticcharacteristicsinthesystem.

Keywords:

PWMrectifier;

SVPWMmodulation;

directcurrentcontrol;

simulateresearch

插图清单

插表清单

引言

在20世纪80年代，这一时期由于自关断器件的日趋成熟及应用，推动了PWM整流技术的应用与研究。

在1982年，BusseAlfred等人首先提出了基于可关断器件的三相全桥PWM整流器拓扑结构及其电网侧电流幅相控制策略，并实现了电流型PWM整流器网侧单位功率因数电流控制。

1984年。

AkagiHirofulni等人提出了基于PWM整流器拓扑结构的无功补偿器控制策略。

随着全控器件的问世，采用全控型器件实现PWM高频整流的研究进入高潮。

经过几十年的发展，PWM整流器的主电路已从早期的半控型器件发展到今天的全控型器件，而对PWM整流器相关的应用领域的研究也越来越多，例如有源滤波、超导储能、交流传动、高压直流输电以及统一潮流控制等。

这些应用领域的研究，又促进了PWM整流器及其控制技术的进步和完善。

控制技术是决定PWM整流器发展的关键因素，在大多数应用场合，PWM整流器有两大控制目标：

一是保持直流侧输出电压稳定在给定电压值，且尽量不受电网电压及负载变化的影响；

二是使PWM整流器的交流侧电流也根据不同的应用场合，实现相应的功率因数要求和快速精确的电流波形控制。

其中，对网侧输入电流的控制是PWM整流器控制的关键，这是由于应用PWM整流器的目的是使输入电流正弦化。

其实对输入电流的有效控制实质上是对变换器能量流动的有效控制，也就控制了输出电压。

基于这个观点，可以将PWM整流器的控制分成间接电流控制和直接电流控制两大类。

三相PWM整流器可分为三相电压型PWM整流器和三相电流型PWM整流器两种。

本文主要针对当前应用广泛的三相电压型整流器进行研究。

目前，PWM控制技术有许多种，应用较为广泛的主要有正弦波PWM（SPWM）控制策略和电压空间矢量PWM（SVPWM）控制策略。

SPWM控制策略虽然控制简单，而且电网低次谐波分量较小，但是其直流电压利用率低。

SVPWM控制策略是依据变流器电压空间矢量切换来控制变流器的一种控制策略，其主要思路是采用逆变器电压空间矢量的切换以获得准圆形旋转磁场，从而在不高的开关频率（l~3kHz）条件下，使交流电动机获得比SPWM控制策略更好的性能。

将SVPWM应用于PWM整流器控制之中，主要继承了SVPWM电压利用率高、动态响应快等优点。

正是由于SVPWM控制策略的这些优点，使本课题的研究具有现实意义。

本课题要求通过三相PWM整流器的工作原理和数学模型分析，对整流器的空间电压矢量控制策略进行简化，实现单位功率因数整流，课题研究对拓宽整流器在解决电网谐波污染，提高电力整流装置的功率因数等方面具有重要作用。

研究了三相电压型PWM整流器基于三相静止坐标系以及两相坐标系的低频和高频数学模型，研究了dq坐标系下的固定开关频率的直接电流控制策略，同时在控制中引入输入电网电压的前馈控制，实现了电流的解耦控制。

研究了电压空间矢量调制控制方法，对电压空间矢量进行合理的排序。

在进行三相电压型PWM整流器系统的仿真研究中，建立主电路、空间电压矢量PWM控制模块及PI控制调节器的仿真模型。

第1章绪论

随着功率半导体技术的不断发展，越来越多的电力电子装置得到广泛的运用，引起的谐波及无功污染问题逐渐引起了人们的日益关注。

脉冲整流技术（又叫PWM整流技术）取得了飞速的发展，己经成为电力电子领域中不可缺少的一部分，它对提高电力电子装置的性能，治理电网谐波污染以及推动电力电子技术的发展起着十分重要的作用。

1.1课题的研究背景与意义

近20年来电力电子技术得到了飞速的发展，已广泛应用于电力、冶金、化工、煤炭、通讯、家电等领域。

多数电力电子装置通过整流器与电力网接口，因此三相整流器的研究得到了人们很大的关注。

整流器经历了不可控整流、相控整流和PWM整流三个阶段的发展。

虽然传统的二极管不控整流和晶闸管相控整流器的电路简单，控制方便，但它们主要存在以下缺陷：

（1）对公用电网产生大量的谐波；

（2）当整流器工作于深度相控状态时，装置的功率因数极低；

（3）交流侧输入有电流畸变，而且整流器换流时容易引起电网电压波形畸变；

（4）侧需要较大的平波电抗器和滤波电容以滤除纹波。

这导致装置的体积、重量增大，增加了系统的成本；

（5）相控导致调节周期长，加之输出滤波时间常数又较大，所以系统动态响应慢。

无论是二极管不控整流还是晶闸管相控整流，其产生的低功率因数高谐波含量都将导致电网正弦电压畸变，增加配电导线与变压器的损耗，增大中线谐波电流，造成电网上其他用电装置严重的电磁干扰；

同时，低功率因数还将降低电源系统的负载能力和可靠性。

因此不少国家和国际学术组织制定了限制电力系统和用电设备谐波的标准和规定，有国际电工委员会（IEC）制定的IEC555—2标准，它对用电装置的功率因数和波形失真度作了具体的限制，且又于1988年对谐波标准进行了修正，欧洲也制定了相应的IEC1000—3—2标准。

我国国家技术监督局在1994年颁布了《电能质量公用电网谐波》标准（GB/TI4549—93），传统整流器已经不符合这些新的规定。

目前解决电网污染的方法主要有两种：

一是采用补偿装置在电网侧对已经产生的谐波和无功功率进行补偿；

二是通过