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1、5电气开关6(2009.No.3)23文章编号:1004-289X(2009)03-0023-03基于dq坐标的三相VSR建模与解耦分析12李荣华,王桂华(1.湖南理工学院,岳阳414006;2.中国联通岳阳分公司,岳阳414000)摘要:采用坐标变换的数学手段,推导出了三相电压型PWM整流器(简称VSR)在两相同步旋转坐标(即dq坐标)下的数学模型,实现了有功和无功的解耦,使三相坐标系中的交流量变成了dq坐标系中的直流量,为实现高性能的控制提供了条件。并得出了整流器运行在单位功率因数状态下的dq矢量等效电路。关键词:dq变换;PWM
2、整流器;电压源;建模;单位功率因数中图分类号:TM461文献标识码:BModelingandDecoupledofThreePulseVSRBasedond-qCoordinates12LIRong-hua,WANGGui-hua(1.HunanInstituteofScience&Technology,Yueyang414006China;2.YueyangBranchChinaUnicomCo.Ltd.,Yueyang414000China)Abstract:Basedoncoordinatestransform,themathm
3、aticmodelofthethreepulseVSRintwo-phasesynchronizationcoordinates(d-qcoordinates)isreasonou,tactiveandreactivepowercanbedecoupled,andturntheACvariableofthreepulsecoordinatestotheDCvariableofd-qcoordinates,providetheconditiontorealizethehighcapability.Thedqvectorequivalen
4、tcircuitofrectiferwhichrunningintheunitypowerfactowasgotten.Keywords:dqtransform;PWMrectifier;voltagesource;modeling;unitypowerfactor1引言2同步旋转坐标变换(dq变换)方法随着电力电子装置的广泛应用,电网的谐波污染在电力系统、电力电子、电气传动等技术领域,经越来越严重,传统的采用二极管或相控方式的整流器常采用坐标变换的数学手段,将交流电矢量(如电压、已不能满足要求,而三相电压型PWM整流器(Voltag
5、e电流量)从三相对称静止坐标系(abc坐标)变换到与SourceRectifer-VSR)具有功率因数高、电流畸变小、直该矢量同步旋转(以电网基波频率X同步旋转)的dq流侧电压稳定、动态响应快、效率高及能量可双向流动两相坐标系。由于两相坐标系的d轴与q轴互相垂等优点。但由于三相VSR是一个时变非线性耦合系直,因而没有磁的耦合;另外由于dq坐标系同步旋转,统,其控制是比较复杂的,目前制约PWM整流器发展那么在abc三相坐标系中的基波正弦交流量就变成了的主要问题之一是建立适合于控制器设计的数学模型dq坐标系中的直流量,仅此两点就会使数学模
6、型简单[1]较困难。人们一般采用线性化方法对PWM整流器的许多,利于控制系统的设计应用。非线性模型进行处理。211dq坐标与三相静止坐标的关系图本文采用坐标变换的数学手段,推导了三相电压坐标系的定义基准不同,电气量的表达式及坐标型PWM整流器在两相同步旋转坐标(即dq坐标)下变换的结果也就不一样。在此以IEEE的定义标准为的数学模型,将电流解耦为有功分量和无功分量,把三基准,即以逆时针旋转方向为基准,abc三相静止坐标相坐标系中的交流量变成了dq坐标系中的直流量,为逆时针排列、彼此相差120b,dq坐标逆时针同步旋转实现高性能的控制提
7、供了条件。并得出了整流器运行(以角频率X同步旋转)、d轴与a轴的夹角为H、q轴在单位功率因数状态下的dq矢量等效电路。位于在旋转方向上比d轴超前90b位置上。dq坐标与245电气开关6(2009.No.3)abc三相静止坐标的关系如图1所示。模型之前,特做如下假设:(1)电网为三相对称的理想电压源;(2)三相回路等效电阻和电感相等;(3)网侧滤波电感L是线性的,且不考虑饱和;(4)忽略分布参数影响;(5)忽略开关器件的导通压降和开关损耗。图1dq坐标与abc三相静止坐标的关系图212等功率dq变换方法坐标变换通常有/等量0变换和/等功
8、率0变换两种方式,所谓/等量0变换是指坐标变换前后电气量的通用矢量相等,而/等功率0变换则是变换前后功率保持不变。由于/等功率0变换保证了功率不变,因此不图2三相电压型PWM整流器主电路图但易于理解,而且也容易对变换矩阵
