三电平PWM整流器控制技术研究

《三电平PWM整流器控制技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第27卷第2期水电能源科学Vo1．27No．22009年4月WaterResourcesandPowerApr．2009文章编号：1000—7709(2009)02～0187-05三电平PWM整流器控制技术研究裘锦勇宋文祥韩杨徐琳陈陈(上海交通大学电气工程系，上海200030)摘要：建立了三电平整流器在d-q同步旋转坐标系统的解耦状态空间方程，采用电压和电流双闭环控制策略，并应用空间电压矢量调制方式进行基于MATLAB／Simulink仿真分析和实验研究。仿真结果表明，该方法具有良好的动稳态性能，控制精度高，确保了电网侧电流波形正弦化、单位

2、功率因数为1，并能实现能量的双向流动。关键词：三电平空间矢量调制；PWM整流器；功率因数校正；能量回馈中图分类号：TM461．4；TM301．2文献标志码：A随着电力电子装置的广泛应用，大量低功率动态性能好、易限流、电流控制精度高等优点，通因数的二极管不控整流和晶闸管相控整流设备仅过仿真和实验验证了三电平PWM整流器控制的能实现能量的单向输送，对电网的谐波污染严重。可行性。仿真结果表明，交流侧三相电流接近正可逆PWM整流器不仅具有能量可双向传输、网弦、功率因数接近于1，系统可工作在再生状态并侧电流接近正弦及接近单位功率因数等特点，还可将能量

3、从直流侧反馈到电网。解决了传统整流装置中存在的问题，近年来越来越受到关注，具有广阔的应用前景『1。在中高1系统数学模型及控制策略压大功率的应用场合，三电平PWM整流器是一种可用于高压大功率的PWM整流器，功率因素图1为三相二极管箝位型三电平整流器主电接近1，相对于两电平PWM整流器，开关电压仅路，开关器件采用IGBT。其中，L为交流侧电为直流母线电压的1／2，对给定的功率半导体器感；C、C：为直流侧电容；i，、i为负载电流。三件该特性将电压型整流器的功率等级提高了1相三电平PWM整流器是优化各桥臂IGBT的开关倍，且无需增加额外硬件设施。整

4、流装置的输出状态，使三个桥臂的终端电压等效为三相交流电性能主要取决于电路的控制策略及调制算法，常压源，通过电流平衡关系使网侧三相电流正弦且见的控制策略有滞环比较和双闭环控制技功率因数为1。当工作在整流状态下，能量从电术¨～一；调制方式则有正弦脉宽调制(SPWM)和网侧流向直流侧负载；当工作在再生状态下，类似空间电压矢量调制(SVPWM)两种技术[7。空间矢量调制以其易于数字实现、电压利用率高等优点获得了广泛应用。本文针对中高压大功率应用场合中，在三电平整流器主电路拓扑结构基础上建立了基于两相同步旋转(，q)坐标系的系统模型，并阐述了三相VS

5、R电压控制外环和电流控制内环的双闭环控制基本原理和空间矢量脉宽调制技术在三相VSR中的应用。提出了一种基于SVPWM的d-q坐标系解耦的双闭环控制方法，利用直接电流控图1三电平PWM整流器电路原理图制法有效地跟踪负载电流的变化，使整流器具有Fig—Circuitdiagramof3-LevelPWMrectifier收稿Et期：2008一l2—3O，修回日期：2009—01—02作者简介：裘锦勇(1983一)，男，硕士研究生，研究方向为电子电学、在电力系统中应用，E-mail：jinkle191@sjtu．edu．ell·188·水电能源科

6、学于三相PWM逆变器，将直流侧能量回馈到交流三电平整流桥一侧电网。一根据三电平PWM整流器的拓扑结构，建立其在d-q同步旋转坐标系中的模型：％一kd[idd一出妇L／tLi。]J一[L一叫L～R／LJLi．J比LL]j一LLv]_Jr●，●L(1)．1●●j÷(id+eft。)一id(2)一式中，i、i分别为d、q轴电流分量；R、L为负载的电阻、电感、为旋转角速度；e、e。分别为将电图2三电平整流器控制系统结构框图Fig．2Diagramofcontrolsystem网电动势矢量e、e、e经旋转变换后得到E由的高其抗扰动能力。d、q分量；V

7、、V。分别为整流器交流侧电压矢量y幽的d、q分量。2三电平空间矢量调制计算PWM整流器在d-q坐标系下的数学模型表明，、i。相互耦合给电流控制器设计带来不便。三电平空间矢量调制三相输出电压矢量仅有为此，引入i、i的前馈解耦控制[7]，且i、i电流27种类型，即输出27种基本矢量如图3所示。环均采用PI调节器控制。由此，可得三相同步旋假定期望的参考电压矢量位于第一个6O。扇区转坐标系d-q下三相VSR电流控制时的电压指(第1扇区)中B三角形中(图4)，先计算各输出令为：电压矢量作用时间，即对应开关器件的导通和关f一一(K十KI／s)(一id)

8、+coLi+ed，断时间。据邻近三矢量合成原则，期望的电压矢【l，一一(KP+K1／5)(—i)-wLia+P量由矢量V、V。和V合成，由空间电压矢量合成式中，KK分别为电流环比