固定开关频率三电平pwm整流器直接功率控制

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1、2008年6月电工技术学报Vol.23No.6第23卷第6期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYJun.2008固定开关频率三电平PWM整流器直接功率控制1,21111张颖超赵争鸣鲁挺张永昌袁立强（1.清华大学电机系电力系统国家重点实验室北京1000842.重庆通信学院电力工程系重庆400035）摘要以三电平电压型PWM整流器的数学模型为基础，结合瞬时无功理论，推导了瞬时功率和三电平整流桥开关矢量之间的关系，提出了一种固定开关频率的三电平PWM整流器的直接功率控制方法。该方法基于空间电压矢量

2、调制，实现了动态过程中有功功率和无功功率的解耦控制。相对于传统的开关表bang-bang控制方式的直接功率控制，该方法不仅能够实现系统对有功功率和无功功率的直接控制，而且能保证固定的开关频率，简化了滤波器的设计。实验结果表明该控制策略实现了单位功率因数控制，电流谐波小，具有良好的动态和稳态性能。关键词：三电平PWM整流器直接功率控制瞬时功率空间电压矢量调制中图分类号：TM46DirectPowerControlWithConstantSwitchingFrequencyforThree-LevelPWMRectifier1,21111Zh

3、angYingchaoZhaoZhengmingLuTingZhangYongchangYuanLiqiang（1.TheStateKeyLaboratoryofPowerSystemTsinghuaUniversityBeijing100084China2.ChongqingCommunicationInstituteChongqing400035China）AbstractThispaperpresentsthemathematicalmodelofthethree-levelvoltagesourcePWMrectifierandd

4、educestherelationshipsbetweeninstantaneouspowerandthevectorsofthethree-levelrectifierfromthetheoryofinstantaneousreactivepower.Then,adirectpowercontrol(DPC)schemeforthree-levelPWMrectifierwithconstantswitchingfrequencyisproposed.Spacevectormodulation(SVM)isappliedtothesch

5、eme,anddecouplingcontrolfortheactiveandreactivepowerduringthedynamiccourseisrealized.ComparedtoconventionalDPCwithbang-bangcontrolbyaswitchingtable,theproposedmethodcannotonlyrealizethedirectcontrolforactiveandreactivepower,butalsooperateunderconstantswitchingfrequency.Ex

6、perimentalresultsshowthatunitypowerfactorisachievedandtheproposedmethodhastheadvantagesoflowharmonicdistortionofcurrent,excellentdynamic,andsteadystateperformances.Keywords：Three-level,PWMrectifier,DPC,instantaneouspower,SVM重等，这些问题在高压大容量场合尤为突出。因此，1引言在诸如有源滤波、超导储能、可再生能源（太阳能

7、、传统的二极管或相控整流器带来诸多问题，如风能）的并网以及四象限交流电动机驱动等场合，[1]能量不能双向流动、网侧功率因数低、谐波污染严PWM整流器必然会得到越来越多的应用。与此同时，相对于传统的两电平变换器，中点钳位式三电平变换器由于具有独特的优势，成为高压大容量应清华大学基础研究基金（JC2007019）资助项目。[2]。因此，将三电平技术应用场合的研究热点之一收稿日期2007-06-13改稿日期2007-10-25第23卷第6期张颖超等固定开关频率三电平PWM整流器直接功率控制73用于PWM整流器无疑在高压大容量场合更具吸引力，不仅

8、能够实现网侧电流谐波小、功率因数可控、能量能够双向流动等目标，而且同时具有器件承压低、开关频率低、输出谐波小和dv/dt小等三电平变换器的优点。目前，有关PWM整流的研究大多是基于两电平的拓扑