三相电压型PWM整流器差值SVPWM算法的仿真研究.pdf

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1、2013年9月河北工程技术高等专科学校学报Sep．2013第3期JOURNALOFHEBEIENGINEERINGANDTECHNICALCOLLEGENo．3文章编号：10O8—3782(2013)O3—0027—05三相电压型PWM整流器差值SVPWM算法的仿真研究李燕，王希平(河北工程技术高等专科学校电力工程系，河北沧州061001)摘要：建立了三相电压型PWM整流器的数学模型，控制系统采用坐标系下的比例谐振双闭环控制策略，实现了交流电流信号无静差跟踪指令值。采用差值SVPWM算法在每个控制周期内计算三

2、相电压差值得到基本空间矢量的作用时间，避免了坐标变换、三角函数运算。仿真结果验证了差值SVPWM算法和采用比例谐振控制器的双闭环控制策略的正确性。关键词：PWM整流器比例谐振；差值；空间矢量调制中图分类号：TM461文献标识码：A引言采用PR调节器直接对正弦电流信号进行控制，不需要进行预测量计算，在开关频率不高的情况下可以实现三相电压型PWM整流器良好的稳态和动态性能。此外，采用了差值SVPWM算法，该方法简化了传统SVPWM算法，在每个控制周期内计算三相电压差值得到基本空间矢量的作用时间，避免了坐标变换、三

3、角函数运算。1三相电压型PWM整流器的数学模型’三相电压型PWM整流器主电路拓扑结构如图1所示。根据电压、电流基尔霍夫定律可以得到三相静止坐标系(口，b，)中的数学方程为：dt—E一Ri一ud一N。￡警一E一尺一u一。。(1)己玺一E一R一u。一。c警一+十图1三相电压型PWM整流器电路拓扑结构式中，。，，S分别为三相桥臂的开关函数。当开关函数值均为1时，对应桥臂的上桥臂开关管导通，下桥臂开关管关断；当开关函数值均为0时，对应桥臂的下桥臂开关管导通，上桥臂开关管关断。式(1)是建立在三相静止坐标系中的高频数学

4、模型，通过变换矩阵式(2)可以将三相静止坐标系变换到两相静止坐标系。9r1——1／2——1／2]T删一号lo／2一／2j2’则三相电压型PWM整流器在两相静止坐标系中的数学模型为收稿日期：2013-06—25作者筒介：李燕(】969一)，女，河北泊头人，河北工程技术高等专科学校副教授，华北电力大学工学硕士，主要从事电力系统及其自动化方面的教学与研究工作。28河北工程技术高等专科学校学报fL誓一E一戤一一{L一E一Ri—s一。(3)lc一+由式(3)可知，在两相静止坐标系中，相关量实现了解耦，交流侧电流i，i只

5、与各自开关函数S。，S口有关，且变换后电压和电流仍为正弦量。2比例谐振双闭环控制策略=相电压犁PWM罄流器丰电路拓扑结构及比例谐振双闭环控制系统框图如图2所示。三相电压型PWM整流器的控制系统由电压外环和电流内环组成。电压外环通过PI调节产出指令电流，将两相同步旋转坐标系中的指令电流直流量通过坐标转换，变换为两相静止坐标系中的指令电流交流量，由于PR调节器可以跟踪交流量，从而实现交流侧电流跟踪电网电压。由图可知，电压外环得到的指令电流量经过坐标变换后的a，轴的电流无耦合关系，因此，轴的电流可以分别用PR调节器

6、独立控制，两个PR调节器的参数相同。三相电压型PWM整流图2比例谐振双闭环控制系统框图器a轴电流内环系统模型如图3所示。．图3a轴电流内环系统模型图3中KwM是忽略开关动作对系统影响的情况下，将三相电压型PWM整流器近似为一个增益环节。(s)一!(s)一—1d)一K—pwMG(S)-—(SL-kR)口L)一K—pwMGp．~(S)—-(SL+R)E凸。(5o)(4)式(4)可变换为(5)一_—1(5)一_1==Ea(s)KPwMGPR(5)===E1(5)一2(S)E(5)(5)第3期李燕等：三相电压型PWM

7、整流器差值SVPWM算法的仿真研究291其中，e(5)■1—焘’2~KvwMGvR(S)-(SL+R)一—Kvw=MGvR(S)稳态时，若e一1，e一0可以实现交流侧电流的零静差调节，此时，。一。交流侧电流为频率为~．t3n的正弦信号，则控制器的幅频特性在处为无穷大，则PR控制器为GpR()一+(6)PR控制器的幅频特性为(一√K；+()2(7)从上述可以看到，PR调节器在处的幅值A()为无穷大，则￡一1，￡。=：=0，ia—时，可以实现三相电压型PWM整流器交流侧正弦电流的无静差控制。PR调节器在谐波频率点

8、有无限大增益来消除在该谐振点的稳态误差。K越大，系统的超调量越大，K越小控制的频带宽度越窄。3差值SVPWM算法传统SVPWM算法需要进行大量乘除法、三角函数以及坐标转换运算，占用大量的控制器计算时间，影响控制精度，文中采用了差值SVPWM算法，通过三相电压的大小关系判断指令电压矢量的扇区，并利用三相电压差值直接求出基本空间矢量的作用时间，可以减小算法的复杂度，提高系统控制精度。指令电压U耐的幅值为