三相PWM整流器及其控制

1、浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文三相PWM整流器及其控制姓名：接峰申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：電機(jī)與電器指導(dǎo)教師：黃進(jìn)20060301浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論第一章緒論夔萋功率半導(dǎo)體菝零懿不齲發(fā)曩，越張?jiān)蕉嘀橇ρ友b置廣泛戇運(yùn)強(qiáng)，弓l超的諧波及無功污染問題逐漸引起了入銷的重視。特別是常規(guī)整流環(huán)節(jié)廣泛采用的=極管不掇整流電路和齲閘管相控熬流電路，對電闡注入了大墩諧波及無功，逡成了嚴(yán)重的電網(wǎng)“污染”。11諧波的危害傳統(tǒng)的二搬管不控整淡穩(wěn)鑫闡管擺搜整濾的主要不是是1I：、整流器對電麗產(chǎn)生大量的諧波。二、整流器工作于深艘相控狀態(tài)時(shí)，裝置的功率因數(shù)很低。三、整流器輸出側(cè)設(shè)擻較大的平波電抗器和濾波電容以濾除紋波。

2、這導(dǎo)致熬套設(shè)鍪夔傣獲穗重量壤大，按耗也程應(yīng)主蠢。四、整流器相控導(dǎo)致調(diào)節(jié)周期長，加之輸出濾波時(shí)間常數(shù)又較大，所以系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)慢。以上第三：靼條只是影響整流裝置本身的性能，蔫第一、二兩條對電網(wǎng)造成了諧波污染秘?zé)o功增蕊，降低了電霹懿燧行質(zhì)量。無功靜剿俸霜交糯為降舔了發(fā)電、輸電設(shè)備的利用率，增加了線路損耗。無功還使線路和變壓器的電壓降增大。諧波的危害主要有以下幾條：一、諧波罐撩了公震毫嬲豹囂熱羧魄援耗，降低了發(fā)電、輸電設(shè)冬斡稠愛率。二、在暾纜輸電的情況下諧波以正比于其他電壓懈值的形式增加了介質(zhì)的電場強(qiáng)度，縮綴了電纜的使用壽命，還增加了事故次數(shù)和修理費(fèi)用。三、諧波對周圍的環(huán)城產(chǎn)生電磁予揀，影響通傣設(shè)備的

3、正常工作。鍾、港沒逐弓|超菜驁縫電器、接融瓣靜誤動終。五、諧波使常規(guī)電氣儀表測量不準(zhǔn)確。六、諧波會影響設(shè)備的正常工作。比如諧波對電帆產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致不希臻豹飆摭震動、噪聲。騫波懟電爨還會霉|入驥熱鋼損、鐵損，以及j篷電壓，導(dǎo)致髑部過熱，絕緣老化，縮斑設(shè)備使用壽禽。瞬時(shí)的t簿波高壓還可自損壞其他一蹙對過電壓敏感的電子設(shè)備。七、諧波容易使電網(wǎng)產(chǎn)生局部的并聯(lián)或串聯(lián)諧振，麗諧振導(dǎo)致的諧波放大效應(yīng)又進(jìn)一參黲曩：籟熬裁了掰鴦蔻述閼囂。浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論12諧波抑制和功率因數(shù)校正技術(shù)消除諧波污染并提高功率因數(shù)，已經(jīng)成為電力電子技術(shù)中的一個(gè)重大課題。為了抑制諧波，直接的方法是采用消除諧波的濾波器

4、，可以分為無源和有源補(bǔ)償兩種措施。無源濾波的基本原理是利用電容器提供的超前無功電流補(bǔ)償電網(wǎng)的滯后無功：利用電感、電容構(gòu)成的濾波器或陷波器，吸收電網(wǎng)的諧波。無源濾波器在實(shí)際中得到了大量的應(yīng)用，但是存在明顯的缺陷。一、電容器對無功的補(bǔ)償是固定的，對負(fù)載變化的適應(yīng)性差。二、為消除低次諧波設(shè)計(jì)的濾波器，體積和重量都很大，損耗也大。三、動態(tài)響應(yīng)慢，對快速變化過程效果不佳。西、容易產(chǎn)生諧振。解決電力電子裝置的諧波污染和低功率因數(shù)問題還可以采用有源濾波(APF)，靜止無功補(bǔ)償(SvC)等。有源濾波雖然有很大的優(yōu)越性，但是也存在一些不足：一般有源濾波是集中設(shè)置，因而只對濾波器接入點(diǎn)之前的電路產(chǎn)生補(bǔ)償效果，后級

5、電路仍然存在諧波問題，有源濾波器屬于事后補(bǔ)救辦法。其次，實(shí)現(xiàn)諧波的檢測、分離和補(bǔ)償比較復(fù)雜，成本也較高。為了解決電力電子裝置的諧波污染問題，除了采用諧波補(bǔ)償裝景對其諧波進(jìn)行諧波補(bǔ)償以外，就是開發(fā)新型變流器，使其不產(chǎn)生諧波，且功率因數(shù)為1。這種變流器稱為單位功率變流器(u血yPowerFactorconvener)，高功率因數(shù)整流器也可以稱為單位功率因數(shù)整流器。F面介紹幾種抑制諧波的高功率因數(shù)變流器技術(shù)：一、多重化技術(shù)【21【31多重化技術(shù)就是將多個(gè)方波進(jìn)行疊加，以消除次數(shù)較低的諧波，從而得至接近正弦波的階梯波?？梢韵胂螅?cái)?shù)越多，階梯波就越接近正弦波，不過電路結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。多重化技術(shù)是大容量變

6、流器提高功率因數(shù)和減少諧波的主要方法。如果要求功率因數(shù)為l，甚至提供超前的無功功率，則一般需要使用關(guān)斷器件的變流器。對于電流型變流器，多重化技術(shù)就是將方波電流疊加，使得輸入電流為接近正弦的階梯波，功率因數(shù)就相應(yīng)提高了。它的連接方式有串聯(lián)和并聯(lián)多重化，而控制方式則有移相、順序控制、非對稱控制和滯后超前控制多重化等幾種形式。對于電壓型變流器，必須用電感和交流電源相連，大多用移相多重化，把方波疊加，使其在網(wǎng)側(cè)產(chǎn)生接近正弦的階梯波電壓，并且與電源電壓保持適當(dāng)?shù)南辔魂P(guān)系，使輸入電流成為與電源電壓同相位的正弦波。如果需要，可以控制輸入電流的相2浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論位，使交流器麓夠?qū)o功功率迸幸亍

7、補(bǔ)髏。二、功率因數(shù)校正器(pFC)功率因數(shù)校正器是在二極管不控整流和濾波電容之間加上一級月子功率暇數(shù)校正夔秘攀交換毫路。一觳熬，這穗凌率變換奄潦為Pw鹺鵓輕波方式。霪ll單擺二輟譬整漉PFC魄黯為了實(shí)現(xiàn)擎位功率蠢數(shù)，小容量整流器大多采弼二板管整流嬲pWM轎波方式。這種方式在各種開關(guān)電源方面有醬廣闊的應(yīng)用前景。圖1一l給出了單相二極簿整流加Boost斬波器的PFC電路例子，其中升壓斬波器的基本作用是：調(diào)節(jié)電路浚窶豹鑫浚灌匿，建之終潦襄予毫深憊蘧峰蓬竣爨持壤臻歪露王終；控裁滾綴電感的電流，從而使電源電流成為與電聰聞相位的正弦波。但這種熬流器中能激只能單向流渤，因而負(fù)載如果是驅(qū)動電機(jī)的逆變器，就無法

8、實(shí)現(xiàn)雨生制動。警今的摹襁PFc技術(shù)融經(jīng)銀藏熟，軟開關(guān)技術(shù)應(yīng)斕予PFc電鼴媳褥到了廣泛麓研究，功率爨數(shù)校正技術(shù)在一些開關(guān)如源裝置中蠢筑褥箋了廣泛豹應(yīng)焉。三、矩陣交換器相對于傳統(tǒng)的交贏交電壓濺逆變器，矩陣變換器是種直接變換囂，短簿交羧器茲主毫臻自33拿雙囊開關(guān)綞藏。每個(gè)輸出蓑透過雙藏牙關(guān)壹按和輸入端相讖。通過控制雙向開關(guān)的導(dǎo)邋時(shí)間和導(dǎo)通順序，就可以得到需要的輸出波形。由于矩陣變換器自身具有雙向結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行，能量就能雙尚流動。矩l晦變換器輸入墩流為正弦波，磬星可以實(shí)域單位功率因數(shù)，雖與負(fù)載情況無關(guān)。骰楚由予叁鴦嘏籍靜隈翩，麓最高電壓轉(zhuǎn)羧率秀e。886；出于囊歪意義上的雙向開關(guān)器件尚未窳現(xiàn)

9、，因此它的控制及保護(hù)電路復(fù)雜。窳用性較差。四、PWM蹩流器采矮PwM整滾霹獲褥單建凌率囂數(shù)囂菱弦詫輸入邀濾。與撩撩整滾提斃，PwM整流器對電容、電感這類無源濾波元件或儲能元件的要求大大降低，動態(tài)性能也有大幅度提高。三相PWM整流器在幾乎不增加任何硬件的纂礎(chǔ)上，即可實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動，并鼠電路性能穩(wěn)定，其控制筑路的實(shí)用性研究是當(dāng)前電力憊子領(lǐng)域懿一令熱熹，逡燕本漂蘑臻究瓣重點(diǎn)內(nèi)容。漸扭大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論13PWM整流器的發(fā)展概況自20世紀(jì)90年代以來，PWM整流器一直是電力電子領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。對PwM整流器相關(guān)的應(yīng)用的研究也越來越多，例如有源濾波【4】、超導(dǎo)儲能【5】、交流傳動【6l、高壓

10、直流輸電【7l以及統(tǒng)一潮流控制(8I等。這些應(yīng)用領(lǐng)域的研究，又促進(jìn)了PwM整流器及其控制技術(shù)的進(jìn)步和完善。PwM整流器數(shù)學(xué)模型的研究是PwM整流器及其控制技術(shù)的基礎(chǔ)。AwGreen提出了基于坐標(biāo)變換的PWM整流器連續(xù)、離散動態(tài)數(shù)學(xué)模型，RWu和sBDewan(9l【lo】等較為系統(tǒng)地建立了PwM整流器的時(shí)域模型，并將時(shí)域模型分解成高頻和低頻模型，且給出了相應(yīng)的時(shí)域解。而Chun工mm和Dong YHu等則利用局部電路的dq坐標(biāo)變換建立了PwM整流器基于變壓器的低頻等效模型電路l，并給出了穩(wěn)態(tài)、動態(tài)特性分析。在此基礎(chǔ)上，Hengchun Mao等人建立了一種新穎的降階小信號模型，從而簡化了PwM

11、整流器的數(shù)學(xué)模型及特性分析121。為了使電壓型PwM整流器網(wǎng)側(cè)呈現(xiàn)受控電流源特性，其網(wǎng)側(cè)電流控制策略的研究顯得十分重要。電壓型PWM整流器網(wǎng)側(cè)電流控制策略主要分成兩類：間接電流控制策略和直接電流控制策略【14】15】。間接電流控制通過控制電壓型PwM整流器的交流側(cè)電壓基波幅值、相位，進(jìn)而間接控制其網(wǎng)側(cè)電流。而直接電流控制主要包括固定開關(guān)頻率的采用電網(wǎng)電動勢前饋的SPWM控制和滯環(huán)電流控制【l“。為了提進(jìn)一步高電壓利用率并降低損耗，基于空間矢量的PwM控制在電壓型PWM整流器中取得了廣泛的應(yīng)用，有學(xué)者提出多種方案116j【l 81。目前電壓型PwM整流器網(wǎng)側(cè)電流控制有將固定開關(guān)頻率、滯環(huán)及空間矢

12、量控制相結(jié)合的趨勢【l，從而其在大功率有源濾波等需快速電流響應(yīng)場合獲得優(yōu)越盼陛能。PwM整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為電流型和電壓型兩大類。根據(jù)裝置功率的不同，研究的側(cè)重點(diǎn)不同。在小功率場合，研究集中在減少功率開關(guān)和改進(jìn)真流輸出性能上。JJshieh等對四開關(guān)三相電壓型PwM整流器進(jìn)行了建模與分析【2 01。一般B00st型變換器直流側(cè)電壓大于交流側(cè)電壓峰值，有學(xué)者對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造以實(shí)現(xiàn)降壓功能口“。對于大功率場合，研究主要集中在多電平瞄I、變流器組合嘲以及軟開關(guān)技術(shù)上12”。多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的PwM整流器主要應(yīng)用于高壓大容量場合。而對大電流應(yīng)用場合，常采用變流器組合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。與普通并聯(lián)不同的是，每個(gè)

13、并聯(lián)的PwM整流器中的PwM信號發(fā)生采用移相PwM控制技術(shù)【25。，從而以較低的開關(guān)頻率獲得了高效的高頻控制。同樣，可以將電壓型PwM整流器串聯(lián)組合以適應(yīng)高壓大容量的應(yīng)用場合。隨著PwM整流器及其控制策略的深入研究，國內(nèi)外的學(xué)者專家對PwM整流器的控制相繼提出了一些較為新穎的控制策略，主要包括以下幾個(gè)主要方面：一、無電網(wǎng)電動勢傳感器和無網(wǎng)側(cè)電流傳感器控制。為簡化信號的檢測。4浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論工Noguchi等學(xué)者提出了一種無電網(wǎng)電動勢傳感器PWM整流器控制策略閉。這一研究主要包括兩類電網(wǎng)電動勢重構(gòu)方案：一種是通過功率估計(jì)，另一種是通過電流的偏差求導(dǎo)重構(gòu)電動勢。M剮ese則通過直流

14、側(cè)電流的檢測來重構(gòu)交流側(cè)電流實(shí)現(xiàn)無交流電流傳感器控制。二、PWM整流器的時(shí)間最優(yōu)控制。常規(guī)的基于dq模型的電壓型PWM整流器控制，一般通過采用兩個(gè)獨(dú)立的PI調(diào)節(jié)器，并利用前饋解耦分別控制相應(yīng)的有功、無功分量。然而有功、無功分量間的動態(tài)耦合和PwM電壓利用率的約束，影響了電壓型PWM整流器的動態(tài)響應(yīng)：針對這一問題，有人提出了直流電壓時(shí)間最優(yōu)控制【2“。其基本方法是根據(jù)時(shí)間最優(yōu)控制算法求解出跟蹤指令電流所需的最優(yōu)控制電壓，并在動態(tài)過程中降低無功分量的響應(yīng)速度，提高有功分量的響應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間最優(yōu)控制。三、基于LyapuIlov穩(wěn)定性理論的PwM整流器控制。針對PwM整流器的非線性多變量強(qiáng)耦合的特

15、點(diǎn)，有學(xué)者提出了基于LyapuIlov穩(wěn)定性理論的控制策略。這一新穎的控制方案以電感、電容儲能的定量關(guān)系建立了Lyapunov函數(shù)，并由三相PwM整流器的dq模型以及相應(yīng)的空間矢量PwM約束條件，推導(dǎo)出相關(guān)的控制算法。這個(gè)方案較好的解決了PWM整流器的大范圍穩(wěn)定控制問題。四、電網(wǎng)不平衡條件下的PWM整流器控制。一般的策略研究總是假設(shè)電網(wǎng)是平衡的，但是電網(wǎng)經(jīng)常處于不平衡狀態(tài)。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)不平衡時(shí)，以三相電網(wǎng)平衡為約束所設(shè)計(jì)的整流器會出現(xiàn)不正常運(yùn)行：PWM整流器直流側(cè)電壓和交流側(cè)電流的低次諧波幅值增大，且產(chǎn)生非特征諧波，同時(shí)損耗相應(yīng)增大：PwM整流器的交流側(cè)電流不平衡，嚴(yán)重時(shí)甚至可使整流器被燒毀。為

16、了使整流器在電網(wǎng)不平衡條件下仍能正常運(yùn)行，有人提出了不平衡條件下，網(wǎng)側(cè)電流和直流電壓的時(shí)域表達(dá)式【2蚋。電網(wǎng)負(fù)序分量被認(rèn)為是導(dǎo)致網(wǎng)側(cè)電流畸變的原因。在電網(wǎng)不平衡條件下、常規(guī)的控制方法會使直流電壓產(chǎn)生偶次諧波分量，交流側(cè)會有奇次諧波電流。Dncemi等人較為系統(tǒng)地提出了正序dq坐標(biāo)系中的前饋控制策略，即通過負(fù)序分量的前饋控制來抑制電網(wǎng)負(fù)序分量的影響【2。但是由于該方法的負(fù)序分量在dq坐標(biāo)下不是直流量，導(dǎo)致PI調(diào)節(jié)不能實(shí)現(xiàn)無靜差控制。因此，又有人提出了正、負(fù)序雙旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系控制，該方法實(shí)現(xiàn)了無靜差控制，是較完善的理論，但是其控制的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，運(yùn)算量大。長期以來，因?yàn)殡妷盒蚉wM整流器的結(jié)構(gòu)簡單、損

17、耗較低、控制方便，所以一直是人們研究的重點(diǎn)。而電流型PwM整流器由于需要較大的直流儲能電感，以及存在交流側(cè)濾波問題，所以它的發(fā)展受到了制約。但是隨著超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展，電流型PwM整流器在超導(dǎo)儲能技術(shù)中有更大的優(yōu)勢，因?yàn)槌瑢?dǎo)線圈可以直接作為直流儲能電感，克服電流型PwM整流器原有的不足。浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論14本論文的主要研究內(nèi)容環(huán)境保護(hù)問題日益受到人們的重視，各國對電力電子裝置的諧波污染問題也提出了更高的要求，開發(fā)的電力電子裝置必須減少對電網(wǎng)的干擾。同時(shí)，三相異步電機(jī)AC仍CAC調(diào)速控制系統(tǒng)中，為實(shí)現(xiàn)電動機(jī)四象限工作，要求整流裝置能夠?qū)崿F(xiàn)電能回饋，傳統(tǒng)的接入制動電阻的能耗制動方式不夠經(jīng)

18、濟(jì)，且不能獲得穩(wěn)定的直流側(cè)電壓。為了實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)，能量雙向流動和穩(wěn)定可調(diào)的直流電壓，通過仿真和實(shí)驗(yàn)對三相PwM整流器進(jìn)行了研究，全文的研究內(nèi)容安排如下：第一章介紹了諧波的危害和無源有源兩種抑制諧波的方式，同時(shí)列舉了幾種抑制諧波的高功率因數(shù)變流技術(shù)，并簡要分析了各自的特點(diǎn)。闡述了PWM整流器的產(chǎn)生發(fā)展與現(xiàn)今國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，最后得出了本文的主要研究內(nèi)容。第二章詳細(xì)闡述PwM整流器基本原理和分類，拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)和各坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。介紹了基于DsP2812的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)和IPM模塊介紹，論述了主電路中交流側(cè)電感L和直流側(cè)電容c參數(shù)的設(shè)計(jì)方法。第三章介紹了PwM整流器幾種常用的控制策略，針對間接電

19、流控制欠佳的特點(diǎn)，介紹了一種采用空間電壓矢量脈寬調(diào)制(sVPwM)技術(shù)的直接電流控制策略，設(shè)計(jì)了電壓電流雙閉環(huán)控制器，給出了基于MATLAB仿真模型的仿真結(jié)果和波形。同時(shí)闡述了瞬時(shí)功率在PwM整流器中的應(yīng)用，即PwM整流器的直接功率控制(DPC)策略，論文針對傳統(tǒng)DPC的控制性能不足上，引入空間矢量調(diào)制(SvM)技術(shù)有效地提高了DPC的靜態(tài)和動態(tài)控制性能，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了改進(jìn)的DPC策略的有效性。最后對電網(wǎng)不平衡時(shí)的三相PWM整流器進(jìn)行了分析，研究了抑制直流側(cè)電壓2次工頻諧波的控制策略，并給出了仿真結(jié)果。第四章總結(jié)了全文的工作，提出了進(jìn)一步研究的方向。6浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章PwM整流

20、器原理和硬件實(shí)現(xiàn)第二章PWM整流器原理和硬件實(shí)現(xiàn)本章分析了PwM整流器的基本原理，揭示了PWM整流器能夠?qū)崿F(xiàn)單位功率因數(shù)整流的原因。同時(shí)詳細(xì)闡述了目前PwM整流器的分類和主要幾種拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在給出了靜止的三相、兩相和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的PWM整流器的數(shù)學(xué)模型后，結(jié)合簡化控制系統(tǒng)并獲得良好控制性能的目標(biāo)，選擇了三相半橋電壓型結(jié)構(gòu)作為本課題的主要研究對象。最后結(jié)合TI公司的TMs320F2812和智能功率模塊(IPM)為硬件基礎(chǔ)介紹了實(shí)驗(yàn)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，以及主電路中交流側(cè)電感和直流側(cè)電容參數(shù)的設(shè)計(jì)方法。21能量雙向流動的PWM整流器的分類和拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)隨著PwM整流器技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)設(shè)計(jì)出的多種Pw

21、M整流器。按直流儲能形式分類，有電壓型和電流型PWM整流器；按電網(wǎng)相數(shù)分類，有單相電路、三相電路、多相電路PwM整流器；按PwM開關(guān)調(diào)制分類，有硬開關(guān)調(diào)制和軟開關(guān)調(diào)制PwM整流器；按橋路結(jié)構(gòu)分類，有半橋電路和全橋電路PwM整流器；按調(diào)制電平分類，有二電平電路、三電平電路、多電平電路PWM整流器。盡管分類方法這么多，最基本的分類方法就是將PwM整流器分為電壓型和電流型兩大類，主要原因是無論是主電路結(jié)構(gòu)、PwM信號發(fā)生以及控制策略等方面，這兩類PWM整流器均有各自的特點(diǎn)，并且兩者間存在電路上的對偶性。其他分類方法就主電路拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)而言，均可歸類于電壓型和電流型PWM整流器之列。電壓型PwM整流器(V

22、0ltage source Rectifer簡稱vsR)最顯著的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)特征就是直流側(cè)采用電容進(jìn)行直流儲能，從而使VSR直流側(cè)呈低阻抗的電壓源特性。如圖21分別為vsR單相半橋和單相全橋主電路拓幸結(jié)構(gòu)。兩者交流側(cè)具有相同的電路結(jié)構(gòu)，交流側(cè)電感的作用主要是濾除網(wǎng)側(cè)電流諧波。由圖21a所示，單相半橋VsR拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)只有一個(gè)橋臂采用了功率開關(guān)管，另一橋臂則由兩個(gè)電容串聯(lián)組成，回時(shí)串聯(lián)電容又兼作直流儲能電容。半橋電路具有較簡單的主電路結(jié)構(gòu)，適用于低成本、小功率場合。圖2一lb所示的單相全橋vSR拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)則采用了具有4個(gè)功率開關(guān)管的H橋結(jié)構(gòu)。需要指出的是：為緩沖PwM過程中的無功電能，VSR主電路功率開關(guān)

23、管必須反并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管。單相全橋的功率開關(guān)管數(shù)是半橋電路的兩倍，所以7浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章PwM整流器原理和硬件實(shí)現(xiàn)造價(jià)相對較高。進(jìn)一步研究表明，當(dāng)獲得和單相半橋VsR同樣的交流側(cè)電流控制特性，全橋電路直流電壓僅須為半橋電路直流電壓的一半，所以全橋結(jié)構(gòu)的功率開關(guān)管耐壓要求相對較低。+z，dc君上u-吖螄廣母voc：。趣CV叫G?！苯邪隓4+口d。一(a)半橋(b)全橋圖2-1單相電壓型PwM整流器三相半橋vsR交流側(cè)采用三相對稱的無中線連接方式，并采用6個(gè)功率開關(guān)管。如圖22，這是種最常見的三相PwM整流器。ON圖22三相半橋vSR拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)三相半橋VsR較適用于三相電網(wǎng)平衡系統(tǒng)。當(dāng)三

24、相電網(wǎng)不平衡時(shí)，其控制性能將惡化，甚至使其發(fā)生故障。為了克服這個(gè)缺陷，拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)可采用三相全橋VSR設(shè)計(jì)，如圖23所示。+圖23三相全橋VSR拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)三相全橋vsR的特點(diǎn)是公共直流母線上連接了三個(gè)獨(dú)立控制的單相全橋VSR，并通過變壓器連接至三相四線制電網(wǎng)。因此，三相全橋VSR實(shí)際上是由浙扛大學(xué)碩士學(xué)位論文笫二章PwM整流器原理和硬件實(shí)現(xiàn)蘭個(gè)獨(dú)立的幫楣全橋VSR縫合而成的，當(dāng)電網(wǎng)不平衡時(shí)，不會羅麓影響PwM艇流器控制性能，由于三相全橋電路所霈的功率開關(guān)管是三相半橋電路的一倍，成本成倍增加，因而三相眾輯電路一般枝少采用。犟招、三耱半耪程全轎紹靜績每囂予鬻翹豹二電擎菝羚結(jié)穩(wěn)，二毫平結(jié)穗熬不足之處在于，

25、當(dāng)應(yīng)用于高壓場合時(shí)，黼使用高反壓的功率開關(guān)管濺將多個(gè)功率開關(guān)管串聯(lián)使用。此外，由于VsR交流側(cè)輸出電壓總在二電平上切換，當(dāng)開關(guān)頻率蠶贏對，將導(dǎo)致鷲波蠢囊穩(wěn)對較大。三電乎VS袋攘羚結(jié)穩(wěn)露孩克羧這個(gè)勰髓。這種拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)中，畝多個(gè)功率開關(guān)籬串聯(lián)使用，辨采用二輟警錨位，鼓獲襻交流輸出電聰?shù)娜娖秸{(diào)制。三電平vSR在提高耐聰?shù)燃壍耐瑫r(shí)。有效地降低了交流側(cè)的諧波電壓、電流，從面改善了其網(wǎng)側(cè)波形。圖24為三糊三電平VSR魄路舞於結(jié)棗棼，可覓，毫鼴掰需功率開必警與二電平憩路耜魄或嵇壤熱，并基擦制也相對復(fù)雜，這是三電平電路的不足。另外，為了慰好地適應(yīng)高愿大功率應(yīng)用，并降低交流輸出電壓諧波，近年來有學(xué)者設(shè)計(jì)出采用多

26、個(gè)二極管鉗位的多電平vSR據(jù)羚結(jié)掐。ON圈24二相三電平vsR拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)毫滾型pw磁整渡器(e鞋齜援so玨檔e爻ee蛀差i鉛麓稱CSR)豹菠漫著特點(diǎn)藏慰直流側(cè)采用電感進(jìn)行直流儲能，從而使其直流側(cè)呈現(xiàn)高阻抗的隗流源特性。圈25a為單相CSR拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)。除了直流儲能電感之外，與單相VSR相比，其交流讖增熱了一個(gè)濾波電容，焚伶霜與網(wǎng)鍘壤感一起組成LC濾波器，黻濾豫cSR闞側(cè)諧波毫濂，并捧鎰cS建交流餐|潼波電壓。筵井，霈要在CSR凌率開關(guān)管支路上順向串聯(lián)二極管，目的鼴阻斷反方向電流，并提高功率開關(guān)管的耐反壓能力。閨25b為三棚csR拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)，這是一個(gè)半橋電路，其交流側(cè)是一籠中線的三相對穆LC濾波器。9浙

27、江大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章P、M整流器原理和硬件實(shí)現(xiàn)(a)單相(a)三相圖25csR拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就現(xiàn)狀而言，由于電壓型PwM整流器的實(shí)現(xiàn)相對容易，并且具有較簡單的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)和控制響應(yīng)速度，配置簡單的輸入濾波器即可實(shí)現(xiàn)較低的電磁干擾等特點(diǎn)，目前的研究多集中在電壓型PwM整流器上。本文的研究重點(diǎn)也集中在三相半橋VsR拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)的PWM整流器。22PWM整流器基本原理在所有ACDC變換裝置中，整流器是較早應(yīng)用的一種變流裝置。整流器的發(fā)展經(jīng)歷了由不控整流器(二極管整流)、相控整流器(晶閘管整流)到PWM整流器(全控開關(guān)器件)的發(fā)展歷程。應(yīng)用時(shí)間較長、技術(shù)也比較成熟的相控整流器，雖然被廣泛使用在的電力電予裝置中，

28、其存在的許多不能忽視的問題，比如晶閘管換相引起的網(wǎng)側(cè)電壓波形畸變，網(wǎng)側(cè)諧波電流對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染，深控時(shí)網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)降低，以及閉環(huán)控制時(shí)動態(tài)響應(yīng)相對較慢。雖然二極管整流器能改善整流器網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)，但仍然會產(chǎn)生網(wǎng)側(cè)諧波電流從而污染電網(wǎng)；另外二極管整流器的不足還在于其直流電壓不可控。針對上述不足，PwM整流器對傳統(tǒng)的二極管及相控整流器進(jìn)行了全面的改進(jìn)。其關(guān)鍵性的改進(jìn)在于用全控型功率開關(guān)管取代了半控型功率開關(guān)管或二極管，以PwM斬控整流取代了相控整流或不控整流。PWM整流器具有的優(yōu)良性能諸如：網(wǎng)側(cè)實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的控制(例如單位功率因數(shù))，網(wǎng)側(cè)電流近似正弦波，電能實(shí)現(xiàn)雙向流動，較快的動態(tài)響應(yīng)。甜。性“C

29、”q晤2 V叫伊圖26單相全橋vsR1Q浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章PwM整流器原理和硬件實(shí)現(xiàn)單相電壓型PWM整流器如圖26所示，圖中忽略了交流側(cè)電抗器和電源內(nèi)阻，交流側(cè)電感工起傳遞能量、抑制諧波電流和平衡電網(wǎng)電壓和整流器交流出口側(cè)電壓的作用。直流側(cè)電容c為高次諧波電流提供低阻抗通路。圖27為其開關(guān)等效電路，圖中用四個(gè)開關(guān)管sls2s3s4代替了橋路中的四個(gè)功率器件，并與之標(biāo)號對應(yīng)。圖2-7單相全橋vsR開關(guān)等效電路如圖28，電路任何時(shí)刻只能工作了一種模式，但在不同時(shí)區(qū)，為了保持輸出電流的連續(xù)性，電路在不同模式間切換工作。三l(a)工作模式I等效電路(b)工作模式II等效電路(c)工作模式III

30、等效電路圖28三種工作方式下的等效電路首先假設(shè)單相電壓型PwM整流器工作在整流模式下。在電網(wǎng)電壓e的正半周，橋路中由L、v2、VD4、VDI和L、v3、vDl、VD4組成兩個(gè)升壓斬波電路。；分析V2這一組電路，V2、VD4導(dǎo)通時(shí)，“刪=o，叱=eo，鼉o，f上升，電網(wǎng)中的能量向L中轉(zhuǎn)移，此時(shí)輸出電流0=0，電路工作在模式I狀態(tài)。當(dāng)v2關(guān)斷時(shí)，為了維持j原來的流向，vI不能導(dǎo)通，電路中的VD4、vDla；導(dǎo)通。“。=，此時(shí)電感L中的能量向直流側(cè)電容和負(fù)載充電a吡o，豢O，電路工作在模式II。浙江丈學(xué)碩士學(xué)位論文第二章PwM整流器原理和硬件實(shí)現(xiàn)在V2、V3同時(shí)導(dǎo)通的情況下，“=一，=一f，電網(wǎng)和負(fù)

31、載中的能量都向電感L轉(zhuǎn)移，電路工作在模式I。在P的負(fù)半周，橋中由L、V1、VD3、VD2和L、v4、VD2、VD3組成兩個(gè)升壓斬波電路，工作原理和P的正半周類似，就不再贅述。隨著全控器件脈沖時(shí)序的變化，整流橋輸入端電壓響應(yīng)的變化，這樣就控制了輸入電流的變化趨勢。由于電感L存在，輸入電流f不能突變，所以電流波形近似于按正弦變化，可以證明，電路載波比越高，f的波形越接近正弦波。若網(wǎng)側(cè)電源電壓不變，由電路結(jié)構(gòu)可知，f的幅值和相位僅由”。的基波分量和電源電壓P的相互作用決定，控制整流器交流側(cè)電壓“。的基波分量的幅值和相位就可以控制整流器功率的流向和功率因數(shù)。如圖29a所示，PWM整流器即可以運(yùn)行在整流

32、狀態(tài)。如圖29b所示，電網(wǎng)電壓e和輸入電流f之間反相，夾角為1800，電路運(yùn)行與再生狀態(tài)，能量從負(fù)載側(cè)反饋回電網(wǎng)，此時(shí)為逆變器運(yùn)行。這種情況在雙PWM交流調(diào)速時(shí)，可以把電機(jī)的制動能量反饋輸送到電網(wǎng)側(cè)，從而節(jié)約電能：在超高壓直流輸電(HVDC)中，通過這種方式可以使得有功功率和無功功率在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間流動。(a)整流運(yùn)行(b)逆變運(yùn)行圖29整流器單位功率因數(shù)下向量圖此外，PwM整流器也可以在非單位功率因數(shù)狀態(tài)下運(yùn)行。電網(wǎng)電壓P和輸入電流f之間不同相，也不是反相，而是存在一個(gè)夾角0。PWM整流器和電網(wǎng)之間的有功和無功可以互相流動。極端情況下，PwM整流器工作在無功功率補(bǔ)償方式在，向電網(wǎng)提供動態(tài)無功功

33、率，僅吸收少量有功功率以維持直流側(cè)電壓的穩(wěn)定，補(bǔ)償系統(tǒng)損耗，靜止無功補(bǔ)償器(SvG)就是這種原理。換一種角度，從模型電路闡述PWM整流器的基本原理。工r3 f移 J晤 產(chǎn) RL圖210PwM整流器模型電路從圖210可以看出PWM整流器模型電路由交流回路、功率開關(guān)管橋路以及直流回路組成。其中交流回路包括交流電動勢e以及網(wǎng)側(cè)電感上等；直流回路包括負(fù)載電阻凡以及負(fù)載電動勢亂等：功率開關(guān)管橋路可以是電壓型橋路組成，也可以是電流型橋路組成。浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章PwM整流器原理和硬件實(shí)現(xiàn)當(dāng)不計(jì)功率開關(guān)管橋路損耗時(shí)，由交、直流側(cè)功率平衡關(guān)系得式(21)：fv=訌(21)式中的v、f分別為模型電路交流側(cè)

34、的電壓、電流，、k分別為模型電路直流側(cè)的電壓、電流。由式(21)可知，通過控制模型電路交流側(cè)就可以控制其直流側(cè)，反之亦然。以下著重從模型電路交流側(cè)入手分析PwM整流器的運(yùn)行狀態(tài)和控制原理。穩(wěn)態(tài)條件下，PWM整流器交流側(cè)矢量關(guān)系如圖2“所示。圖(a)(b)(c)(d)分別為純電感特性運(yùn)行、正電阻特性運(yùn)行、純電容特性運(yùn)行和負(fù)電阻特性運(yùn)行。C(a)(b)(c)(d)圈中矢量一電網(wǎng)電動勢礦一交流側(cè)控制電壓圪一電感電壓一交流側(cè)電流圖21 1PwM整流器交流側(cè)穩(wěn)態(tài)矢量關(guān)系為了方便分析，對于前述PWM整流器模型電路只考慮基波分量，忽略PwM整流器的諧波分量，且不計(jì)交流電阻。分析圖211可知，當(dāng)以電網(wǎng)電動勢矢

35、量為參考時(shí)，通過控制交流電壓矢量礦即可實(shí)現(xiàn)PwM整流器的四象限運(yùn)行。假設(shè)，I不變，I吒I=越I，l也固定不變的前提下，PWM整流器交流電壓矢量y端點(diǎn)軌跡構(gòu)成了一個(gè)以Il為半徑的圓。圖(a)是PWM整流器網(wǎng)側(cè)呈現(xiàn)純電感特性，此時(shí)電壓矢量y端點(diǎn)位于圓軌跡A點(diǎn)時(shí)，電流矢量，比電動勢矢量E滯后900；圖(b)是PWM整流器網(wǎng)側(cè)呈現(xiàn)正電阻特性，此時(shí)電壓矢量礦端點(diǎn)運(yùn)動至圓軌跡B點(diǎn)時(shí)，電流矢量J與電動勢矢量E平行且同向；圖(c)是PwM整流器網(wǎng)側(cè)呈現(xiàn)純電容特性，此時(shí)電壓矢量y端點(diǎn)運(yùn)動至圓軌跡c點(diǎn)時(shí)，電流矢量，比電動勢矢量F超前900；圖(d)是PWM整流器網(wǎng)側(cè)呈現(xiàn)負(fù)阻特性，此時(shí)電壓矢量礦端點(diǎn)運(yùn)動至圓軌跡D點(diǎn)

36、時(shí)，電流矢量J與電動勢矢量E平行且反向。以上是PwM整流器四象限運(yùn)行的四個(gè)特殊工作狀態(tài)。進(jìn)一步分析可得PwM整流器運(yùn)行的規(guī)律。當(dāng)電壓矢量礦端點(diǎn)在圓軌跡AB和圓軌跡BC上運(yùn)動時(shí)，PWM整流器工作在整流狀態(tài)。此時(shí)，PwM整流器都需從電網(wǎng)吸收有功，不同的是，在軌跡AB上工作時(shí)，PWM整流器還要吸收感性無功功率，在軌跡Bc上運(yùn)行時(shí)，PwM整流器要吸收容性無功功率。需要注游江大學(xué)碩士學(xué)媳論文第二章PwM整流器蛾理和硬件實(shí)瑰意的是，當(dāng)PwM整流囂運(yùn)行在B點(diǎn)時(shí)，則實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)整流器控制。當(dāng)電壓矢髓r端點(diǎn)在圓軌跡cD和嘲軌跡DA上遮動時(shí)，PwM楚流器運(yùn)行予霄源逆變狀態(tài)。此時(shí)PwM整流器都要淘電弼黃輸有功，

37、不同的怒，在圓軌跡CD上PwM熬流器要商黽鼴傳贛容往炙凌功率，在舔簸逑DA上PwM整流囂鬻向電網(wǎng)傳輸感性無功功率。當(dāng)PWM熬流器運(yùn)行至D點(diǎn)時(shí)，便可實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)有源逆變狀態(tài)。鴦上述分輯霹毀，若要囊溪PwM整滾器豹霆象黢遴行，關(guān)鍵農(nóng)予瓣瘸電滾的控制，首先可以通過控制PwM整流器交流側(cè)電壓，來簡接控鐿其羽側(cè)電流；其次可以通過閉環(huán)控制束黌接控制PwM蹩流器的網(wǎng)僻j電流。2。3三相毫篷型P瓣隧整流器數(shù)學(xué)模型三相VsR的數(shù)學(xué)模型懸根據(jù)它的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)，在三相ABc靜止嫩標(biāo)系、兩相靜止坐蠡系積強(qiáng)糖疑轉(zhuǎn)墅瓠裝孛，剩靂纂爾霍夫奄醫(yī)寇撐霸電流定耱掰建立茲一般數(shù)學(xué)描述。為了方便分析，鐘對三稆VSR建立數(shù)學(xué)模型時(shí)通常

38、假設(shè)電網(wǎng)電動辮為三相對稱難弦波，網(wǎng)側(cè)電感L為線性且不考慮飽和情況。一般三相VsR的數(shù)學(xué)模黧建立分為低頻和高頻開必模型。三相vS疑開關(guān)頻率觳遠(yuǎn)贏子龜瓣基波鬏率，為籬往一般數(shù)學(xué)搖述，霹忽珞藏頻分爨，只考慮低頻分量，從而建立低頻模型，這種低頻模烈適合于控制系統(tǒng)的分析，并可直接用予控制器的設(shè)計(jì)。但是，由于這類模型忽略了開關(guān)過程的高頻分量，不能進(jìn)行精礁鶼動態(tài)波形饒糞。采愛囂關(guān)壅數(shù)接述懿一般數(shù)學(xué)摸爨楚懟三穗VS歉開關(guān)過程的精確描述，較適合于波形仿真，然而其缺陷是因?yàn)榘碎_關(guān)過程的高頻分量，搬難用于控制器的設(shè)計(jì)。總之，兩種模型繕綜合運(yùn)用，才能合理的進(jìn)行三相vsR控制系統(tǒng)的設(shè)洙秘校驗(yàn)。先了深入分析囂研究PW

39、M整流器的工作褫理及動態(tài)秘靜態(tài)特髓，零文旗低頻和高頻的角膜，分別建立了PwM整流器在三相靜止嫩標(biāo)系、兩相靜止坐標(biāo)系和兩相旋轉(zhuǎn)坐櫞系的低頻模型和高頻模型【30】。23PW黼整流器的低頻數(shù)學(xué)模型根據(jù)圖22所示弱三姻vsR所褥的等效圭電路如圖212所示。在窩212a蕊示麓整流囂交流鬣等效滾潞孛N菇奄溺孛煮，G淹輸密濾波憊容的中點(diǎn)，u，為電網(wǎng)電壓，(，為整流器輸入電壓，f為輸入電流，為整流器輸出直流電壓。當(dāng)忽略高次t特波，整流器輸入電壓仉為工頻正弦波。當(dāng)輸入電瓣迄匿窩整流囂三穗整裁毫蘧瓣穆對，蠢鞠孛點(diǎn)N窩寇褰孛贏G鶼邀霞穗等，14浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章PwM整流器原埋和硬件實(shí)現(xiàn)三秘恕跨互搖獨(dú)立，整

40、21拍為A攘等效懣爨熬定量銎。UG(a)撼流器低頻等效電路模型(b)A相向量圖圖冬12整流器輸入捌等效電路拳內(nèi)蹩鏨設(shè)電網(wǎng)電壓為：。c0 cosD0“菇=，掰s國一三幫)J“。；(0 cos(n)，+嘗硝)并翌設(shè)整浚器瓣入電滾蒸波為：=L cos(f一妒)1=毛e潞洶f一妒一委筇)，t；cos(f一伊十暑硝)嗣理設(shè)整浚囂輸入電壓輯梵：zl。=，圳cos(，一伐)=s如f一。一暑飩)o=，_cos(f代+妄穆沒整流器控制電壓為：“端所cos(f一曉)“曲。，”cos(耐一a一鼉竹)=掰s和f一蕊+喜移(22)(23)(24)(25)式(2-5)中，m為調(diào)制正弦波峰值和三角載波峰值之比，即調(diào)制比，O

41、m1。浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章PwM整流器原理和硬件實(shí)現(xiàn)假設(shè)忽略整流橋的時(shí)間滯后，那么整流器輸入電壓和控制電壓的關(guān)系為l“m=“口“巾=：“D“曲(26)l“唧=：“D“卵式中，為整流器輸出電壓。整流器瞬時(shí)輸入功率為：島。=“m+“而+“。fc(2-7)將式(23)、(25)、(26)代入式(27)可得：p。=三“。L cos(a一伊)(28)又有整流器瞬時(shí)輸出功率為：p。w=“。毛(29)不計(jì)整流器輸入電感的等效電阻，假設(shè)整流橋?yàn)闊o損網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)功率平衡原理，整流器的瞬時(shí)輸入功率等于瞬時(shí)輸出功率。根據(jù)式(28)和式(29)可得整流器輸出電流為：10=三mL cos一妒)(210)由式(2-1

42、0)可知，當(dāng)三相輸入電壓和電流對稱時(shí)，整流器輸出電流為恒定的直流，那么輸出濾波電容無低頻電流通過，這點(diǎn)是三相PwM整流器不同于單相PWM整流器之處。由此可見，三相PwM整流器輸入功率恒定，而單相PwM整流器輸入功率不恒定，功率分量中含有2倍于工頻的的低頻分量。因此，單相PWM接流器的輸出濾波電容不僅要濾賒電壓的高頻紋波，而且還要濾除因功率波動產(chǎn)生的低頻紋波：而三相PwM整流器從輸出濾波電容只需要濾除高次諧波，容量可以做的比單相的小。針對圖212a整流器直流側(cè)根據(jù)基爾霍夫電流定律(KCL)可得方程為：一魯+睪(2_11)將式(2一10)代入式(211)可得：c警+魯=；m扣s(州)(2-12)在

43、式(212)中令!警=o，可得整流器穩(wěn)態(tài)時(shí)的輸出電壓表達(dá)式講浙江大學(xué)碩士學(xué)傲論文第二掌PwM整流囂艨理和硬件實(shí)現(xiàn)虬=蘭刪砜c。s(a一咖(213)聚攥愛2-12a疑示夔整流囂等效電路，pw撻整流瓣交滾鍘蕊甄羧方篌秀：丘警一0OOO三。墮 Il心O一一2l，OlO冬 K6馥。噸忿e 們習(xí)J，。，。，L 、，；，。，；，0一 O是 、，；J，。；，。 ，k，嗨，毛 、l，；，。，。， O，。；。；， 00l 、；， ，。，；，； 如 、，；，島魯從式(2一14)可以_看出，整流器三攘輸入電流受調(diào)鍘電壓“。，“磚，的控籟。對于任何掇制策略，對熬流器輸入電流的控制都魁通過調(diào)節(jié)控制電壓實(shí)現(xiàn)的，這就是Pw

44、M整流器控制的實(shí)質(zhì)。同樣，從穩(wěn)態(tài)向爨圖可以看出，通過調(diào)節(jié)蔽剃憊壓約旗德葶蔞擺整，整浚囂懿轅入瞧滾囊量酉以建予任意象限，鼯整滾器可以實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。對于任何三相物理量，W以引入復(fù)平面的矢量空間概念。即三相物理量可以用個(gè)空闖旋轉(zhuǎn)矢量在ABC靜止坐標(biāo)系的三個(gè)靜止對稱軸(a，b，c)上豹投影表示。在電路系統(tǒng)中，這個(gè)三穗正弦量可戳怒三相電流、三穗電壓，穩(wěn)霹黻是三裙功率等。選定三相靜止坐標(biāo)系的A軸與Park矢量復(fù)平面的實(shí)軸重食。Park矢量定義為：并0)囂詈【(f)+氆f)+氆2誓f)】(215)o式中d是旋轉(zhuǎn)因子，值=一12妒，(f)、(f)、屯O)為ABC坐標(biāo)系下的三相物聯(lián)楚。一根據(jù)Pa檬變換的定義，

45、搬三相電壓和電流用Park淡換轉(zhuǎn)換為空間矢量后，得到整流器電剛電壓的空間必量療。為：玩=毒(+#mo。+g240。)一ep(216)o整流器輸入電流矢量為；j=魯(+如Pm0。+eJ240)=口M呻(217)J整滾器羧入邀壓矢量為：玩=詈(+一啪+P。24礦)；鞏P“一“(218)J將式(2一14)用空間矢爨方式表達(dá)為：浙江上學(xué)碩士學(xué)能論文第=顰PwM整流器原理和硬件實(shí)現(xiàn)t警十B7=玩一玩(219)把式(2一19)表示藏警瓣矢量銎，魏溷213醞示：與氣“N，70。劉圈2-13PWM整流器的交流側(cè)低頻窳聞矢量圄鶯幸l豹奎游矢量囂程慰霞置臻持不交，幫蠢工頻受速菠遵辯釬旋轉(zhuǎn)。透過對整流器輸入電壓相位

46、和幅值的控制，可以使電流空間矢量位于簸平面的任意象限，從而寅現(xiàn)PwM整流囂的四象限遮行。通過坐標(biāo)變換，可以裁三耀靜止坐搽系變換至l兩穗嗣步旋轉(zhuǎn)搬耘系。兩攘冠步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的突出優(yōu)點(diǎn)怒將三相靜止嫩標(biāo)系中的工頻基波分豢變換成直流分鱉，從而降低了系統(tǒng)的階次，系統(tǒng)的分析處理就相對容易。從三相靜止坐標(biāo)系到兩糖靜止坐搪系的恒功率變換為：。ll22阱店 o生魚llqS竹(220)22。、L 蠢 ，J_；。L 1，J式(2-20)中，啄，霹以是三相靜止坐標(biāo)系中的任何三袒時(shí)燮堂，c3眥s也叫clark變換矩陣，下標(biāo)衷示從三相靜止變換到兩栩靜止。所謂“恒功率”變換是指坐標(biāo)變換前后功率棚簿。歇兩輟靜立交疑箋三裰靜盤坐

47、標(biāo)系麓瞧功率變換瓷：l0l3酷嘲壓臨 22|2-21)一h隅哺l322式221)中島s，3s熬下檬液零歇囂穗黲建交換矍|三櫻羚止e勢雖Gs，2s與島艄s避互逆矩陣，即c2跏sq黝s=j(f為單位矩陣)。將斌(220)秘茂(2-2t)陂用于式(214)可得三相pwM整流器程吐6靜止坐標(biāo)系中的表達(dá)斌為：18浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章PwM整流器原理和硬件實(shí)現(xiàn)嚷?lián)鬱堍=c，s，。s爿(乏s，s名(bszsB、(s，。s：+cs，：s囂jcIs，s： c2，22，d|l一磚oolO式中：彳=1o一心o，島II吃= 0O將 A BB2 代入式 ( 厶， 2 )【oo一愿j：。、，L O 0，Ol 1，j嚷衍巍 心O 址H枷州列沼zs，盤得到PwM熬流器在兩相靜止坐標(biāo)系尉表達(dá)式后，通過兩相靜止變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系后，可以得到PwM整流器在潮步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的方程。假設(shè)dq坐稼系靜d軸在瓷始辯蘩與毯麓重合，辯欲薄稠靜止堅(jiān)祿漿瓣兩裙旋轉(zhuǎn)懋標(biāo)系貔交換為：蹦=珈扣船，圈(2_24)式(2-24)中的Q妣，為Park旋轉(zhuǎn)變換矩眸I哆l篡幽縱eos烹