三相单位功率因数PWM整流器的研究

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1、第41卷第3期电力电子技术Vol.41,No.32007年3月PowerElectronicsMarch,2007三相单位功率因数PWM整流器的研究王琳112,郑士富,李木（1.大连交通大学，辽宁大连116028；2.大连理工大学城市学院，辽宁大连116600）摘要:随着电力电子技术的迅速发展，谐波污染问题越来越不容忽视。电压型PWM整流器（VoltageSourceRectifier，简称VSR）因功率因数近似为1，并能减少电流谐波，实现能量的双向流动而备受关注。首先给出了VSR的拓扑结构和数学模型，然后论述了空间矢量控制方法在VS

2、R中的应用。仿真结果表明了空间矢量控制策略在实现单位功率因数方面的有效性，最后根据实际应用中存在的“死区”问题，研究了基于DSP及CPLD的实现方法。关键词:整流器；脉宽调制；空间矢量；控制/单位功率因数中图分类号:TM46文献标识码:A文章编号:1000-100X（2007）03-0021-04StudyofThreePhaseUnityPowerFactorPWMRectifier1，ZHENGShi-fu1，LIMu2WANGLin（1.DalianJiaotongUniversity，Dalian116028，China；2.

3、DalianUniversityofTechnology，Dalian116600，China）Abstract:Withtherapiddevelopmentofthepowerelectronictechnology，theproblemaboutharmonicspollutionhasbeenmoreandmoreregarded.VoltageSourceRectifier（VSR）hasbeenpaidmoreandmoreattention，becauseofitspowerfactorapproximatingtoun

4、ity，thecapabilityofdecreasingthecurrentharmonics，andrealizingthedoubledirectionflowofthepower.AtfirstthetopologyandthemathematicalmodelofVSRarepresented，andthentheapplicationoftheSVPWMcontrolstrategyinVSRisdescribed.Thesimulativeresultsshowthespacevectorcontrolstrategyi

5、seffectiveinthefieldofrealizingtheunitypowerfactor.Atlast，thedeadtime’srealizationbasedonDSPandCPLDarestudied.Keywords:rectifier；pulsewidthmodulation；spacevectorcontrol/unitypowerfactor1引言进行直流储能，从而使VSR直流侧呈低阻抗的电压源特性。图1示出VSR主电路拓扑结构[1，2]。主电路在电力电子整流领域，主要有以下三类整流装置[1]：①基于电力二极

6、管的传统整流器。由于其输出拓扑交流侧采用三相对称的无中线连接方式，并采电压的不可控性，以及能量传递的单向性（只能从交用6个功率开关管，这是一种最常用的三相PWM流侧向直流侧传递），使得其应用领域非常有限；②整流器，每个桥臂上的可关断开关管均带有反并联基于SCR的相控整流器。由于控制相对简单，技术二极管，可以实现能量的双向流动。成熟，在当前获得了广泛的应用。但其拓扑结构决定其存在着功率因数低、谐波含量高、动态响应慢等天然缺陷，与当前“绿色能源”的发展趋势背道而驰；③基于全控器件的单位功率因数PWM整流器。它从原理上杜绝了上述两种整流器的

7、天然缺陷，具有输出电压可控、能量双向流动（交流侧向直流侧为整图1三相VSR拓扑结构流，反之为逆变）、功率因数近似为1、谐波含量极以A相为例。当A相下桥臂中的开关管导通低，仅含易于过滤的高次谐波及动态响应快的优点。时，A相储能电感储能；当其关断时，A相电感储能正因为上述近乎完美的特性，单位功率因数通过上桥臂的二极管向直流侧释放磁能。因此，从广PWM整流器又被称为“完美无谐波整流器”，其研究义上讲，这种桥式PWM可逆整流器拓扑仍属于升已经成为当前整流领域的热点。压式结构。三相电压型PWM整流器的特点是结构简单，且易于实现有源逆变，因而是目

8、前应用和研究2VSR的拓扑结构及建模最受青睐的一种类型，也是目前PWM整流电路中2.1VSR的拓扑结构应用最为广泛的一种。VSR最显著的拓扑特征就是直流侧采用电容2.2系统建模定稿日期:2006-09-27在三相VSR模