基于DSP的PWM整流器控制策略和應(yīng)用研究

1、北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文基于DSP的PWM整流器控制策略和應(yīng)用研究姓名：訾振寧申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師：鄭瓊林;林飛20071201生塞翅要中文摘要摘要：整流器為電能變換與控制技術(shù)提供了變革性思路和手段，具有高功率因數(shù)、交流電流正弦化和能量雙向流動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。本文結(jié)合在牽引供電、電力傳動(dòng)等系統(tǒng)中的應(yīng)用，探討了整流器的幾種先進(jìn)控制策略及其實(shí)現(xiàn)。本文首先研究了電壓型變流器的主電路拓?fù)?、工作原理和?shù)學(xué)模型，給出了交流電感和直流電容參數(shù)設(shè)計(jì)方法，討論了其基本控制方法。本文引入了虛擬電網(wǎng)磁鏈概念，根據(jù)直流電壓、交流電流和整流器開關(guān)狀態(tài)估算虛擬磁鏈，然后給出了虛擬磁鏈定向的矢量控制策

2、略，從而實(shí)現(xiàn)整流器無交流電壓傳感器控制。仿真和實(shí)驗(yàn)表明該方法與電壓定向矢量控制具有類似的控制性能。在城軌供電、級(jí)風(fēng)力發(fā)電等系統(tǒng)中，往往需要對(duì)整流器進(jìn)行多重化并聯(lián)以實(shí)現(xiàn)大功率運(yùn)行。本文在單臺(tái)同步控制方案基礎(chǔ)上，對(duì)并聯(lián)多重化均流、消諧控制進(jìn)行了研究，提出了一種傳遞軸電流指令的均流方法。研制了整流器的并聯(lián)二重化樣機(jī)，采用通訊和延遲采樣技術(shù)實(shí)現(xiàn)了控制目標(biāo)。研究用于進(jìn)口電力機(jī)車輔電源試驗(yàn)臺(tái)的整流器控制方法。的整流器交流側(cè)通過電感與逆變器輸出相聯(lián)，直流側(cè)與逆變器直流輸入并聯(lián)。采用三相獨(dú)立預(yù)測電流控制方法調(diào)節(jié)交流電流，可完成對(duì)逆變器的滿功率試驗(yàn)和過載、缺相等故障試驗(yàn)。實(shí)現(xiàn)了電能循環(huán)，可節(jié)約大量電能。該系統(tǒng)已

3、通過驗(yàn)收并在現(xiàn)場投入運(yùn)行，具有控制靈活、節(jié)能低噪等優(yōu)點(diǎn)。圖幅，表個(gè)，參考文獻(xiàn)篇。關(guān)鍵詞：整流器；無電壓傳感器；并聯(lián)多重化；逆變器試驗(yàn)臺(tái)分類號(hào)：韭塞鑾適太堂亟±堂焦論童：曲，鈾，鯽盯盯眥，：，；學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解北京交通大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)北京交通大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名：鷺彬?yàn)鹾炞秩掌冢簞瓿衬暝铝θ諏?dǎo)師簽字獨(dú)劍性直明獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的

4、學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京交通大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：劣痧學(xué)矽年肛月矽簽字日期：。塞鑾適盤堂亟±堂壁途童致謝本論文的工作是在我的導(dǎo)師鄭瓊林教授和林飛副教授的悉心指導(dǎo)下完成的，鄭老師淵博的知識(shí)、正直的人品、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、力求完美的做事風(fēng)格和對(duì)待工作的兢兢業(yè)業(yè)為我樹立了科學(xué)工作者的榜樣。在此由衷感謝兩年半年來鄭老師對(duì)我的關(guān)心和指導(dǎo)。林老師指

5、導(dǎo)我完成了實(shí)驗(yàn)室的科研工作，在學(xué)習(xí)上和生活上都給予了我很大的關(guān)心和幫助。從論文的選題、系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)問題的解決等方面都凝聚著鄭老師和林老師的心血，在此向兩位老師表示最衷心的謝意。在實(shí)驗(yàn)室工作及撰寫論文期間，得到了游小杰教授、楊中平副教授、郝瑞祥老師、孫湖老師、黃先進(jìn)老師、張立偉博士后的指導(dǎo)及熱情幫助，為論文的完成提供了很多寶貴的意見，在此向他們表示誠摯的謝意。另外，特別要感謝陸書文師兄，是他在畢業(yè)前協(xié)助我一起完成了整流器多重化控制策略研究和仿真，以及“型電力機(jī)車輔電源能流循環(huán)試驗(yàn)臺(tái)”項(xiàng)目相關(guān)的前期試驗(yàn)。還有王磊同學(xué)，與我起先后幾次出差大同，完成了項(xiàng)目的現(xiàn)場調(diào)試。還有湖東機(jī)務(wù)段大西車問技術(shù)

6、科電子組的彭福軍組長以及其他工人師傅們，對(duì)于他們?cè)诂F(xiàn)場調(diào)試階段給予我的支持和幫助，表示深深的謝意。同時(shí)我還曾得到了劉建強(qiáng)、文曉燕、趙榮華、喬明、高吉磊、馬亮、黃泳均、馬穎濤等同學(xué)在生活學(xué)習(xí)工作方面的鼎力相助。在此向他們表達(dá)謝意。最后，感澍我的父母和家人，是他們的理解和支持，使我能夠?qū)Ｐ耐瓿晌业难芯可鷮W(xué)業(yè)。緒論研究背景隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，功率電子設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛，致使大量的非線性負(fù)載涌入電網(wǎng)，給電力系統(tǒng)的電壓和電流都帶來了越來越嚴(yán)重的諧波污染。諧波的危害十分嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在增加設(shè)備損耗、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲、諧振過電壓以及對(duì)外部產(chǎn)生電磁干擾，降低設(shè)備的工作效率和使用壽命。同時(shí)，大量的無功功率消

7、耗使本來就電力供應(yīng)不足的公共電網(wǎng)的電能利用率大幅度降低。電網(wǎng)諧波污染的根本原因在于電力半導(dǎo)體裝置的非線性引起網(wǎng)側(cè)電流、電壓波形的嚴(yán)重畸變。在各種電力電子應(yīng)用系統(tǒng)中，諧波污染大量地存在于交流到直流變換的整流環(huán)節(jié)。二極管不可控整流和晶閘管相控整流電路應(yīng)用最為廣泛，而功率因數(shù)低和諧波含量高就是它們最顯著的缺點(diǎn)。解決電力電子裝置和其他諧波源的諧波污染問題，基本思路有兩條：一條是裝設(shè)諧波補(bǔ)償裝置來補(bǔ)償諧波，這對(duì)各種諧波源都是適用的；另一條是對(duì)電力電子裝置本身進(jìn)行改進(jìn)，使其不產(chǎn)生諧波，且功率因數(shù)可控制為?；诘谝粭l思路，諧波抑制的一個(gè)重要趨勢(shì)是采用有源電力濾波器（，簡稱）。無功補(bǔ)償方案則以新型靜止無功發(fā)生

8、器（，簡稱）連續(xù)調(diào)節(jié)無功的補(bǔ)償方案為其重要發(fā)展方向。開發(fā)新型單位功率因數(shù)變流器比較而言優(yōu)勢(shì)更加明顯，是解決諧波污染的另一個(gè)重要途徑。中小容量的單位功率因數(shù)變流器主要采用整流技術(shù)。大容量交流器提高功率等級(jí)的主要方法是采用多重化技術(shù)。多重化技術(shù)配合多電平技術(shù)和控制技術(shù)，可獲得高功率因數(shù)和低諧波含量的理想效果。整流器較傳統(tǒng)不控和稆控整流器，在完成基本的變換穩(wěn)定直流電壓的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，并使得交流側(cè)電網(wǎng)的電流無畸變。整流器不僅可以在單位功率因數(shù)下運(yùn)行，還可以進(jìn)行電網(wǎng)無功調(diào)節(jié)。但整流器存在硬件控制系統(tǒng)復(fù)雜，需要多個(gè)傳感器的特點(diǎn)，長期以來仍沒有得到廣泛的應(yīng)用，近期出現(xiàn)的無交流電壓傳感器控制策

9、略研究，大大簡化了控制硬件的復(fù)雜程度。因此，隨著對(duì)電能質(zhì)量要求的日益提高、控制策略的日益完善和電力電子器件技術(shù)的發(fā)展，整流器將越來越多的取代晶閘管整流器，廣泛應(yīng)用于單位功率因數(shù)變流、交流傳動(dòng)、電子負(fù)載、有源濾波以及無功補(bǔ)償?shù)阮I(lǐng)域中。韭立童煎盤堂亟±堂焦途塞整流器的國內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀變頻器、逆變電源、高頻開關(guān)電源以及各類特種變流器等裝置很大一部分都需要整流環(huán)節(jié)，以獲得直流電壓。由于常規(guī)整流環(huán)節(jié)廣泛采用了二極管不控整流電路或晶閘管相控整流電路，因而對(duì)電網(wǎng)注入了大量諧波及無功，造成了嚴(yán)重的電網(wǎng)“污染”。作為電網(wǎng)主要“污染”源的整流器，首先受到了學(xué)術(shù)界的關(guān)注，并開展了大量研究工

10、作】。其主要思路就是將技術(shù)引入整流器的控制中，使整流器網(wǎng)側(cè)電流正弦化，且可運(yùn)行于單位功率因數(shù)，這就是整流器。整流器的研究始于世紀(jì)年代，這一時(shí)期由于全控器件的日益成熟和應(yīng)用，推動(dòng)了技術(shù)的應(yīng)用與研究。年、首先提出了基于可關(guān)斷器件的三相全橋整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其網(wǎng)側(cè)電流幅相控制策略【】，并實(shí)現(xiàn)了電流型整流器網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)正弦波電流控制。年等提出了基于整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無功補(bǔ)償器控制策略【，這實(shí)際上就是電壓型整流器早期的設(shè)計(jì)思想。到世紀(jì)年代末，隨著等人提出了基于坐標(biāo)變換的整流器連續(xù)、離散動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型及控制策略，整流器的研究發(fā)展到一個(gè)新的高度【】。世紀(jì)年代以來，整流器一直是學(xué)術(shù)界關(guān)注和研究的熱點(diǎn)課題。隨著研

11、究的深入，基于整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制的拓展，相關(guān)的應(yīng)用研究也發(fā)展起來。這些應(yīng)用研究，又促進(jìn)了整流器及其控制技術(shù)的進(jìn)步和完善。經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，整流器技術(shù)已日趨成熟。整流器主電路已從早期的半控型器件橋路發(fā)展到如今的全控型器件橋路；開關(guān)控制由單純的硬開關(guān)調(diào)制發(fā)展到軟開關(guān)調(diào)制；功率等級(jí)從千瓦級(jí)發(fā)展到兆瓦級(jí)，而在主電路類型上，既有電壓型整流器（），也有電流型整流器（），并且兩者在工業(yè)上均成功地投入了應(yīng)用?？刂萍夹g(shù)是整流器發(fā)展的關(guān)鍵。為保證直流側(cè)的電壓恒定，控制系統(tǒng)多采用電壓外環(huán)的調(diào)節(jié)控制。為了使電壓型整流器工作時(shí)達(dá)到單位功率因數(shù)，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。根據(jù)有無

12、引人電流反饋可將控制方法分為兩大類：不引入交流電流反饋的是由和首先提出的間接電流控制策略【；引入交流電流反饋的目前占主導(dǎo)地位的直接電流控制策略。間接電流控制技術(shù)為電流開環(huán)控制，如早期采用的相位幅值控制，通過方法在整流器橋臂中點(diǎn)輸出幅值和相位受控的正弦電壓，該電壓與電網(wǎng)電壓共同作用，可在整流器交流側(cè)形成所需的正弦基波電流，而諧波電流則由交流電感濾除。間接電流控制由于無需交流電流傳感器，因此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。但動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，無限流功能，穩(wěn)定性很差等缺點(diǎn)影響了它的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)逐漸被直接電流控制取代。直接電流控制由于具有網(wǎng)側(cè)電流閉環(huán)控制，使系統(tǒng)動(dòng)、靜態(tài)性能得到提高，可以獲得較高品質(zhì)的電流響應(yīng)，同時(shí)也使網(wǎng)側(cè)

13、電流控制對(duì)系統(tǒng)參數(shù)不敏感，增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的魯棒性。當(dāng)然，直接電流控制的控制結(jié)構(gòu)和算法較間接電流控制復(fù)雜。對(duì)于直接電流控制系統(tǒng)，可分為滯環(huán)電流控制、預(yù)測電流控制、同步控制、直接功率控制等，其中基于空間矢量的控制最為流行。早期整流器多采用滯環(huán)電流控制【引，近期多采用預(yù)測電流控制和同步控制【】等控制算法。滯環(huán)電流控制開關(guān)頻率不同定，不利于器件的選取和控制的實(shí)現(xiàn)。預(yù)測電流控制保持滯環(huán)電流控制響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，實(shí)際電流能夠在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)跟蹤上指令電流，而且控制周期和器件開關(guān)頻率固定，整個(gè)控制系統(tǒng)中只有電壓環(huán)一個(gè)調(diào)節(jié)器，參數(shù)整定比較簡單。同步控制開關(guān)頻率固定，采用同步坐標(biāo)系下控制，可實(shí)現(xiàn)有功、無功電流解

14、耦控制，有功、無功功率獨(dú)立調(diào)節(jié)；采用調(diào)節(jié)器可以實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)節(jié)，能夠獲得較好的動(dòng)靜態(tài)特性。矢量控制早在世紀(jì)年代初被提出，當(dāng)時(shí)以直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)比較的方法分析闡述了這一原理，由此開創(chuàng)了把交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī)控制的先河。根據(jù)磁場等效的基本原理，三相靜止坐標(biāo)、兩相靜止坐標(biāo)和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系之間可以進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，這樣就可以把對(duì)交流量的控制轉(zhuǎn)變成對(duì)直流量的控制，使系統(tǒng)得到較好的動(dòng)靜態(tài)性能【。矢量控制可以分為電壓定向控制和虛擬磁鏈定向控制兩種。另外一種是直接功率控制（）引。三相整流器的直接功率控制）是一種基于瞬時(shí)功率理論的滯環(huán)控制方法。它根據(jù)有功和無功功率與開關(guān)狀態(tài)的簡單對(duì)應(yīng)關(guān)系，由整流器的開關(guān)狀

15、態(tài)來估計(jì)有功和無功功率。用給定功率和估鍘功率進(jìn)行比較，其誤差經(jīng)過比較器和整流器狀態(tài)選擇器，就可以輸出整流器下一次的開關(guān)狀態(tài)，達(dá)到了直接功率控制的要求。直接功率控制在本質(zhì)上是對(duì)輸入電流進(jìn)行控制，能夠有效改善電流波形的畸變，獲得高功率因數(shù)；控制系統(tǒng)中沒有電流內(nèi)環(huán)控制和調(diào)制模塊，控制方便，算法簡單；由整流器的交流側(cè)電流、直流側(cè)電壓和功率器件的開關(guān)狀態(tài)來估算有功、無功功率和電網(wǎng)電壓。這種控制算法的缺點(diǎn)是需使用微分項(xiàng)，易引入高頻干擾；由于采用滯環(huán)控制方式，開關(guān)頻率不固定，要求快速的微處理器來實(shí)現(xiàn)。直接功率控制也可以分為電壓定向控制和虛擬磁鏈定向控制兩種。本文并聯(lián)二重化實(shí)驗(yàn)用小功率整流器系統(tǒng)將采用同步控制

16、方法。本文逆變器試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)將采用三相獨(dú)立調(diào)節(jié)電流的預(yù)測電流控制算法，可以單獨(dú)控制各相電流的不平衡運(yùn)行。第二、五章將詳細(xì)介紹同步控制和新型預(yù)測電流控制算法。隨著整流器及其控制策略研究的深入。研究人員展開了多角度多層次的研究工作。為了解決整流器在應(yīng)用中的既有缺點(diǎn)和障礙，一些較為新穎的系統(tǒng)控制策略相繼被提出。下面簡單的介紹其中的三種。首先，出現(xiàn)了對(duì)無電網(wǎng)電壓傳感器控制及無電網(wǎng)電流傳感器控制的研究。為進(jìn)一步簡化電壓型整流器的信號(hào)檢測，等學(xué)者提出了一種無電網(wǎng)電動(dòng)勢(shì)傳感器的整流器控制策略。隨后等人也提出了類似的研究報(bào)告【。無電網(wǎng)電動(dòng)勢(shì)傳感器控制方式，其主要實(shí)現(xiàn)方案可以分為兩大類：矢量控制（）和直接功率控制

17、（）。他們分別是虛擬電網(wǎng)磁鏈定向矢量控制（）和虛擬電網(wǎng)磁鏈定向直接功率控￥（）。本文將對(duì)虛擬電網(wǎng)磁鏈定向的矢量控制進(jìn)行控制策略和實(shí)驗(yàn)研究。另外，則通過直流側(cè)電流檢測來重構(gòu)電壓型逆變器的交流側(cè)電流，從而為無電網(wǎng)電流傳感器的整流器研究奠定了基礎(chǔ)。第二種，整流器的時(shí)間最優(yōu)控制。常規(guī)的基于模型的電壓型整流器控制，一般通過前饋解耦控制，并采用兩個(gè)獨(dú)立的調(diào)節(jié)器，分別控制相應(yīng)的有功無功分量。而有功、無功分量間的動(dòng)態(tài)耦合和電壓利用率的約束，影響了電壓型整流器有功分量的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。針對(duì)這一問題，等學(xué)者利用最優(yōu)控制理論，提出了確保直流電壓響應(yīng)的時(shí)問最優(yōu)控制。其基本思路就是，根據(jù)時(shí)間最優(yōu)控制算法求解出跟蹤指令電流所需

18、的最優(yōu)控制電壓，并在動(dòng)態(tài)過程中降低相應(yīng)無功分量的響應(yīng)速度，從而有效的提高了有功分量的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)了三相電壓型整流器直流電壓的時(shí)間最優(yōu)控制。第三種，很多學(xué)者專注于電網(wǎng)不平衡條件下的整流器控制策略研究。在三相整流器控制策略研究過程中，一般均假設(shè)三相電網(wǎng)是平衡的。而實(shí)際上，三相電網(wǎng)常處于不平衡狀態(tài)，即三相電網(wǎng)電壓的幅值、相位不對(duì)稱。一旦電網(wǎng)不平衡，以三相電網(wǎng)平衡為約束所設(shè)計(jì)的整流器就會(huì)出現(xiàn)不正常的運(yùn)行狀態(tài)，主要表現(xiàn)在：整流器直流側(cè)電壓和網(wǎng)側(cè)電流的低次諧波幅值增大，且產(chǎn)生非特性諧波，同時(shí)消耗相應(yīng)增大；整流器網(wǎng)側(cè)電流亦不平衡，嚴(yán)重時(shí)可使整流器發(fā)生故障，甚至燒壞裝置。為了使整流器在電網(wǎng)不平衡條件下仍

19、能正常運(yùn)行，必須提出相應(yīng)的控制策略。為此，很多學(xué)者提出了解決不平衡控制的理論，比如不平衡條件下，網(wǎng)側(cè)電流和直流電壓時(shí)域表達(dá)式、電感電容設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、正負(fù)序兩套同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系獨(dú)立控制等。這方面控制策略仍有待更進(jìn)一步的研究。本文的輔電源試驗(yàn)臺(tái)項(xiàng)目對(duì)這方面研究做出了有益的嘗試。對(duì)于不同功率等級(jí)以及不同的用途，人們研究了各種不同的整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在小功率應(yīng)用場合，整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究主要集中在減少功率開關(guān)和改進(jìn)直流輸出特性上。對(duì)于大功率整流器，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究主要集中在多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、交流器多重化塒以及軟開關(guān)技術(shù)上。多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的整流器主要應(yīng)用于高壓大容量場合。而對(duì)于大電流應(yīng)用場合，常采用變流器并聯(lián)多重

20、化。與普通并聯(lián)不同的是，每個(gè)并聯(lián)的整流器中的信號(hào)發(fā)生采用相移控制技術(shù)，從而以較低的開關(guān)頻率獲得了等效的高開關(guān)頻率控制，即在降低功率損耗的同時(shí)，有效地提高了整流器的電流、電壓波形品質(zhì)。整流器的工程應(yīng)用】由于整流器實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)電流正弦化，運(yùn)行于單位功率因數(shù)，且能量可雙向傳輸，因而真正實(shí)現(xiàn)了“綠色電能變換”。由于整流器網(wǎng)側(cè)呈現(xiàn)出受控電流源特性。因而這一特性使整流器及其控制技術(shù)獲得進(jìn)一步的發(fā)展和拓寬，并取得了更為廣泛和更為重要的應(yīng)用，如靜止無功補(bǔ)償（）、有源電力濾波（）【、統(tǒng)一潮流控制（）、高壓直流輸電（）、超導(dǎo)儲(chǔ)能（）、電子負(fù)載（）、電氣傳動(dòng)（）以及太陽能、風(fēng)能等可再生能源的并網(wǎng)發(fā)電等。以下分別簡述后

21、三種應(yīng)用，為近年關(guān)注的重要應(yīng)用。四象限交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在常規(guī)的由電壓型逆交器組成的交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，為實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn)行，必須在逆變器直流側(cè)加裝耗能或饋能裝置，這主要是由于常規(guī)的電壓型逆變器交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用了交直交拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而整流環(huán)節(jié)大都采用二極管整流器，因而無法實(shí)現(xiàn)電能回饋，并且將給電網(wǎng)造成一定的諧波“污染”。若將整流器取代二極管，如圖所示，不僅可以實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn)行，以及網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)正弦波電流控制，還可使直流側(cè)獲得足夠高且穩(wěn)定的直流電壓，從而改善了電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)性能。通過引入適當(dāng)?shù)目刂撇呗?，還可以大大減少直流側(cè)電容的電容量，提高裝置運(yùn)行可靠性。整藏囂糾婚毫叟謄圖

22、四象限交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)瘟鑾通盔堂亟±堂焦迨塞太陽能、風(fēng)能等可再生能源的并網(wǎng)發(fā)電。要實(shí)現(xiàn)他們的大規(guī)模應(yīng)用，必須首先完成太陽能、風(fēng)能由補(bǔ)充能源向替代能源過渡，使太陽能、風(fēng)能的利用由邊遠(yuǎn)無電地區(qū)向有電地區(qū)的常規(guī)供電方向發(fā)展。這就要求開發(fā)性能優(yōu)越的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電將主要用于調(diào)峰電站以及屋頂光伏系統(tǒng)。太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由太陽電池以及整流器組成，整流器經(jīng)過最大功率點(diǎn)尋優(yōu)控制將太陽電池電能并入電網(wǎng)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)發(fā)電，傳統(tǒng)上常采用同步或異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。若采用交直交風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，如圖所示，就能較好的克服同步、異步發(fā)電系統(tǒng)的不足。實(shí)際上是一種雙整流器

23、結(jié)構(gòu)。網(wǎng)側(cè)的整流器可完成向電網(wǎng)的饋電控制，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)正弦波電流控制。風(fēng)力發(fā)電饑腳卡睜船圖風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電子負(fù)載。在很多需要負(fù)載的逆變功率裝置中，采用整流器代替?zhèn)鹘y(tǒng)旋轉(zhuǎn)裝置作為負(fù)載，將直流輸出并聯(lián)到逆變直流輸入，可以實(shí)現(xiàn)能流循環(huán)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降噪的效果。例如電力機(jī)車的輔助逆變器帶動(dòng)風(fēng)機(jī)主要為機(jī)車主電路提供冷卻，為空氣制動(dòng)系統(tǒng)提供風(fēng)源，也保證空調(diào)、采暖、通風(fēng)設(shè)備、照明等的供電。輔助電路正常工作與否直接影響到主電路的工作狀態(tài)，是機(jī)車穩(wěn)定，安全運(yùn)行的關(guān)鍵阱】。所以輔助電路的檢修是一項(xiàng)意義重大的工作。傳統(tǒng)的輔助逆變器試驗(yàn)平臺(tái)，使用風(fēng)機(jī)作為負(fù)載來進(jìn)行滿功率測試，造成了極大的電能浪費(fèi)

24、和噪音污染。采用整流器可以實(shí)現(xiàn)一種無功發(fā)生裝置代替風(fēng)機(jī)，通過控制實(shí)現(xiàn)逆變器滿功率測試。超警蛾曩圖超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)（）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)超導(dǎo)磁能儲(chǔ)存。隨著超導(dǎo)材料及應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，超導(dǎo)磁能存儲(chǔ)的研究與應(yīng)用引起了工程與學(xué)術(shù)界的關(guān)注。如圖所示，超導(dǎo)磁能儲(chǔ)存主要用于電力網(wǎng)的調(diào)峰控制以及其他需要短時(shí)補(bǔ)償電能的場合。在電力網(wǎng)用電量正常時(shí)，電網(wǎng)中的電能通過變流裝置的超導(dǎo)線圈儲(chǔ)存足夠的能量，而當(dāng)用電量很大（用電高峰）時(shí)，超導(dǎo)線圈中的能量則通過變流裝置向電力網(wǎng)饋能，從而起到調(diào)峰作用。一般而言，超導(dǎo)儲(chǔ)能主電路常由電流型整流器組成。本文的研究內(nèi)容綜上，直流供電系統(tǒng)廣泛采用不控和相控混合整流方式，造成系統(tǒng)無功含量多、諧波污染大。為

25、此，系統(tǒng)常增設(shè)大容量的無功補(bǔ)償和諧波濾波設(shè)備，整個(gè)供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而變流器試驗(yàn)裝置仍廣泛采用電機(jī)作為測試負(fù)載，造成電能的極大浪費(fèi)和嚴(yán)重噪音污染。這些特性均有待優(yōu)化。本文以臺(tái)達(dá)基金“分布式發(fā)電系統(tǒng)多電源運(yùn)行與控制”、高速磁浮子課題“高供電品質(zhì)的整流技術(shù)研究”和湖東電力機(jī)務(wù)段“電力機(jī)車輔電源試驗(yàn)臺(tái)”項(xiàng)目為背景，對(duì)基于控制的整流器控制策略和應(yīng)用進(jìn)行了研究?？赡嬲髌鞑粌H體現(xiàn)出變流特性（整流），而且還呈現(xiàn)出變流特性（有源逆交），本文討論可逆整流器。采用整流系統(tǒng)可有效降低系統(tǒng)諧波含量，無需單獨(dú)設(shè)置無功和低次諧波補(bǔ)償裝置，減少電能的浪費(fèi)，提高電能質(zhì)量。本文研究內(nèi)容主要包括：）闡述電壓型四象限整流器的主電

26、路拓?fù)?、工作原理、?shù)學(xué)模型和主要控制技術(shù)，通過理論分析完成對(duì)主電路參數(shù)的選取。）針對(duì)整流器控制系統(tǒng)復(fù)雜的缺點(diǎn)，基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的整流器數(shù)學(xué)模型，提出采用無電網(wǎng)電壓傳感器虛擬磁鏈定向矢量控制（）策略的整流器控制方案，對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作出詳細(xì)敘述。在此方案基礎(chǔ)上，對(duì)無電網(wǎng)電壓傳感器整流器進(jìn)行了仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。）對(duì)并聯(lián)多重化整流器系統(tǒng)的主電路構(gòu)成、控制方式和均流原理、諧波消除原理進(jìn)行論述。通過仿真驗(yàn)證多重化均流、消諧原理的正確性。完成并聯(lián)二重化系統(tǒng)樣機(jī)的研制。詳細(xì)敘述基于的同步電流控制、多重化消諧控制策略，提出一種單電壓外環(huán)，傳輸，軸電流指令的系統(tǒng)控制方法。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證二重化樣機(jī)運(yùn)行效果和均流、

27、消諧效果。）完成電力機(jī)車輔電源試驗(yàn)臺(tái)的研制。對(duì)試驗(yàn)臺(tái)電路構(gòu)成，控制方式和能流循環(huán)原理進(jìn)行論述。包括整流器主控電路的硬件設(shè)計(jì)調(diào)試和軟件編制。詳細(xì)敘述三相獨(dú)立調(diào)節(jié)的預(yù)測電流控制、逆變器各種運(yùn)行故障的實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)臺(tái)投入運(yùn)行后的生產(chǎn)驗(yàn)證了系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)、滿載、過載及故障下的運(yùn)行。塞窯望盔堂遁±堂焦金塞整流器基本原理和控制技術(shù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及原理整流器是在斬波器整流理論的基礎(chǔ)上提出來的，和逆變電路相似，整流器可以分為電壓型和電流型兩大類，兩者在主電路結(jié)構(gòu)上存在著對(duì)偶關(guān)系。前者最顯著的拓?fù)涮卣骶褪侵绷鱾?cè)采用電容進(jìn)行直流儲(chǔ)能，從而使變流器直流側(cè)呈低阻抗的電壓源特性；后者則在直流側(cè)采用足夠大的電感儲(chǔ)能，這樣在開

28、關(guān)頻率足夠高時(shí)，可以近似認(rèn)為變流器在控制過程中呈現(xiàn)電流源特性。三相整流器的拓?fù)湟螂妷盒驼髌鞯膽?yīng)用比較廣泛，本文所討論的僅限于電壓型整流器。以下介紹三相電壓型整流器的常見拓?fù)洹＃。骸咎痃P。：幻帚爺啦爺圖三相整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）三相半橋）三相全橋丑）墮整逾墨基查厘理塑撞劍拉盔圖是三相半橋和三相全橋整流器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通常所謂的三相橋式電路是指三相半橋電路。從結(jié)構(gòu)上看，三相全橋整流器實(shí)際是由三個(gè)獨(dú)立的單相全橋整流器組成，它較三相半橋整流器主電路功率開關(guān)器件增加一倍，交流側(cè)需要變壓器隔離，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。也正因?yàn)槿绱?，三相全橋整流器可以接入到三相四線制電網(wǎng)，當(dāng)電網(wǎng)不平衡時(shí)，不會(huì)嚴(yán)重影響其控制性能。而三相半橋

29、整流器在三相電網(wǎng)不平衡時(shí)，為滿足不同的控制要求，控制策略要進(jìn)行相應(yīng)的改變，控制算法復(fù)雜。工作原理從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上看，整流器可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳輸：當(dāng)整流器從電網(wǎng)吸收電能時(shí)，其處于整流狀態(tài)；當(dāng)整流器向電網(wǎng)輸出電能時(shí)，其處于逆變狀態(tài)。整流器實(shí)際上是一個(gè)交、直流側(cè)可控的四象限變流裝置。圖整流器等效電路模型圖為電壓型整流器模型電路。圖中為交流電感，胄為交流側(cè)等效電阻，為直流電容。波形，波形中除了含有與正弦信號(hào)波同頻率且幅值成比例的基波分量外，還含有與三角載波有關(guān)的頻率很高的諧波。由于電感的濾波作用，這些高次諧波只會(huì)使交流電流產(chǎn)生很小的脈動(dòng)。如果忽略這種脈動(dòng)，當(dāng)正弦信號(hào)的頻率和電源頻率相同時(shí)，交流電流為頻率

30、與電網(wǎng)頻率相同的正弦波。只考慮基波分量，忽略諧波分量，下面的矢量方程式成立。雷，）（）韭塞鑾遒態(tài)堂亟±堂僮途塞式中層，為電網(wǎng)電動(dòng)勢(shì)、電網(wǎng)電流矢量；曠為整流橋的交流側(cè)波的基波分量。由此可知，當(dāng)以電網(wǎng)電動(dòng)勢(shì)為參考時(shí)，通過控制交流電壓矢量曠即可實(shí)現(xiàn)整流器的四象限運(yùn)行。圖中的向量圖說明了整流器的種典型的運(yùn)行狀態(tài)。刁吒）正阻性運(yùn)行名）負(fù)阻性運(yùn)行）純?nèi)菪赃\(yùn)行）純感性運(yùn)行圖整流器四象限運(yùn)行矢量圖圖）中曠滯后露的相角為萬，和雷同相位，電路工作在整流狀態(tài)，且功率因數(shù)為。這是整流器的基本工作狀態(tài)。圖）中礦超前雷的相角為艿，和豆相位正好相反，電路工作在逆變狀態(tài)，為負(fù)阻性運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了能量的回饋。圖）礦滯后雷

31、的相角為占，亍超前豆相位。，電路在向交流電源送出無功功率，純?nèi)菪赃\(yùn)行。圖）中礦超前雷的相角為，滯后豆相位，純感性運(yùn)行。這四種情況只是整流器運(yùn)行的四個(gè)特殊的工作狀態(tài)。通過控制交流電壓矢量礦，可以任意調(diào)節(jié)電網(wǎng)電動(dòng)勢(shì)和電流之間的相位差以及電網(wǎng)電流幅值的大小，既可以控制交直流側(cè)有功功率的傳遞，又可以控制整流器從電網(wǎng)吸收或發(fā)出的無功功率，即實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行?？梢?，要實(shí)現(xiàn)整流器的四象限運(yùn)行，關(guān)鍵在于網(wǎng)側(cè)電流的控制。數(shù)學(xué)模型本節(jié)主要對(duì)三相半橋電壓型整流器進(jìn)行分析，建立其在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。）殮整速墨基奎厘理塑撞制技苤扛圈三相電壓型整流器原理圖硝三相電壓型整流器主電路原理圖如圖所示，為簡化分析做如下假設(shè)：

32、）電網(wǎng)電動(dòng)勢(shì)為三相對(duì)稱正弦波理想電壓源（巳，）；）網(wǎng)側(cè)三相交流電感三各相相等，不考慮飽和，交流電阻為；）忽略開關(guān)器件的導(dǎo)通壓降和開關(guān)損耗；）直流側(cè)負(fù)載用電阻月。等效。三相靜止坐標(biāo)系（的數(shù)學(xué)模型首先定義三相整流橋單極性二值邏輯開關(guān)函數(shù)轤。睪纂豢囂囂盼柏力下橋臂關(guān)斷，上橋臂導(dǎo)通則有甜最，由圖可列出如下方程”一上睪氣一。一“式中（）。此處僅考慮三相平衡無中線系統(tǒng)，故（）可得（）哮一以一憶屯一等，萎，。）傳剮，）對(duì)直流側(cè)分析得（誓。丕。鼢乇整理得到三相電壓型整流器開關(guān)函數(shù)描述數(shù)學(xué)模型（）韭塞窯重盔堂亟±堂僮迨塞魯略一以一（一等磊，一）弛一一，（啪，）（）（）式中，為直流負(fù)載電流。引入狀態(tài)變量

33、，且眈，則采用開關(guān)函數(shù)描述的三相電壓型整流器數(shù)學(xué)模型的狀態(tài)變量表達(dá)式為：宕：式中一。一一（）一）。以一（一業(yè)世一一，且【乞兩相靜止坐標(biāo)系（扔下的數(shù)學(xué)模型（）（）通過坐標(biāo)變換，可以將整流器三相對(duì)稱靜止坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換成在兩相垂直靜止坐標(biāo)系（國下或者以電網(wǎng)基波頻率同步的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（如）下的表示形式。這樣做的主要目的是為了簡化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，例如，在三相對(duì)稱靜止坐標(biāo)系下的基波正弦變量轉(zhuǎn)換到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，正弦變量就成了直流變量。從三相靜止坐標(biāo)系劫變換到兩楣垂直靜止坐標(biāo)系（鄧），其中。軸與軸重合，而軸超前軸度相角。兩坐標(biāo)系的位置關(guān)系見圖。圖三相靜止坐標(biāo)系如）到兩相垂直靜止坐標(biāo)系（變換（）（毗

34、國盟整逾囂基奎廈理塑控劍撞盔采用等量變換方式，變換矩陣，。為一！一三，。；詈令零軸分量為。巫一巫佗一）；（毛）（）則矢量）坐標(biāo)系到（勃坐標(biāo)系下的變換為瞇：到朝數(shù)學(xué)模型表達(dá)式三，對(duì)式（）、（）進(jìn)行鯽，。變換，可得到兩相靜止坐標(biāo)系（口扔下的開關(guān)函數(shù)的工！等一一（）秀剮娟”口（）出主（）一式中（）（），【乞】（）（）“融了，肛王了所示。（）冒（）根據(jù)式（）、（一）、（），畫出兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)如圖塞窯煎太堂亟±堂熊迨塞口口口圖兩相靜止坐標(biāo)系（力整流器數(shù)學(xué)模型（那）兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（）下的數(shù)學(xué)模型將兩相靜止垂直坐標(biāo)系（調(diào)中的數(shù)學(xué)模型進(jìn)一步變換為兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（如）中的數(shù)學(xué)模型。

35、兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系）以電網(wǎng)電壓基波角頻率國在逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，軸與軸夾角為坐標(biāo)系（扔與坐標(biāo)系（如）的位置關(guān)系如圖所示，變換矩陣為而血寶籌陀）丌兒屯知荔一圖兩相靜止垂直坐標(biāo)系（到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（）變換（）聯(lián)合式（）、（）得到從三相靜止坐標(biāo)系一扣到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系肛）的坐標(biāo)變換矩陣氣，。兀。：爭（！一）豇（舢州（）由，幽引口一石）（口石）從而，得到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（卻）中的數(shù)學(xué)模型，其模型結(jié)構(gòu)如圖所示。盟整逾墨基奎厘堡塑控劍拄丕哮白一螄噸一礎(chǔ)警；吼坪滬（）（）（）占巳圖兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（）中數(shù)學(xué)模型（）參數(shù)設(shè)計(jì)三相交流電感參數(shù)的設(shè)計(jì)交流電感的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮如下幾個(gè)方面：）首先應(yīng)滿足整流器在穩(wěn)態(tài)條件

36、下的有功、無功功率輸出；）滿足瞬態(tài)電流跟蹤的要求，電感的設(shè)計(jì)應(yīng)能夠使電流快速跟蹤給定電流；）電感濾波，即滿足對(duì)交流電流諧波抑制的要求。忽略交流側(cè)電阻，只考慮基波正弦電量，交流側(cè)各電壓矢量應(yīng)滿足穩(wěn)態(tài)條件。對(duì)于額定直流電壓，采用正弦調(diào)￥（），整流橋能夠產(chǎn)生的交流相電壓峰值圪滿足吃匕式中圪為直流電壓；圪為整流器交流側(cè)相電壓峰值。而采用空間矢量調(diào)制（，），直流電壓與整流橋能夠產(chǎn)生的交流相電壓峰值圪之間的關(guān)系是（）吃（）韭塞鑾垣太堂亟±堂僮迨塞這里只分析方式?？紤]橋臂開關(guān)死區(qū)、直流電壓波動(dòng)以及交流電阻的影響，增加修正系數(shù)量，置通常取。得到下式吃拿（）圖整流器交流側(cè)穩(wěn)態(tài)矢量圖當(dāng)整流器設(shè)計(jì)為單位功

37、率因數(shù)運(yùn)行時(shí)，矢量關(guān)系應(yīng)滿足圖）所示的穩(wěn)態(tài)條件砭（國鞏）瑤（）式中瓦為額定電網(wǎng)相電動(dòng)勢(shì)峰值；為額定交流側(cè)基波相電流峰值。聯(lián)合式（），得到穩(wěn)態(tài)條件下對(duì)電感的要求為（）工絲二堡（）：。若整流器設(shè)計(jì)為功率因數(shù)可調(diào)，尤其要求發(fā)出容性無功功率時(shí)，矢量關(guān)系應(yīng)滿足圖）所示的穩(wěn)態(tài)條件最腳鞏匕此時(shí)對(duì)電感的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)要求為（）三譬丘塑叢墼墨（）（在電流過零時(shí)，電流變化率最大，此時(shí)電感應(yīng)足夠小，使電流能夠有足夠的斜率跟蹤給定。以三相整流器的相為例，由整流器開關(guān)函數(shù)數(shù)學(xué)模型得：哮乞一，一；也州（）僅考慮穩(wěn)態(tài)條件下單位功率因數(shù)正弦波電流控制。電流上升過零處電流，的電流變化率取得最大值吐。此時(shí)式（）等號(hào)右邊吃，當(dāng)，時(shí)可取得

38、最大值，整流器開關(guān)控制電流之能夠獲得的最大上升率為若滿足快速電流跟蹤要求，則必須！型叢整逋墨基奎厘理塑控制拄盔等鞏（）即上互（）口直流電容的設(shè)計(jì)直流電容的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮如下幾個(gè)方面：）直流電壓應(yīng)能夠從充電完成后快速達(dá)到穩(wěn)態(tài)值；）滿足抗擾性指標(biāo)，減小負(fù)載擾動(dòng)產(chǎn)生的直流電壓波動(dòng)；）滿足直流電壓紋波要求?？焖俑S性指的是直流電壓從不可控整流電壓值巧。上升到額定直流電壓吃的上升時(shí)間指標(biāo)。當(dāng)整流器接入電網(wǎng)而功率管不調(diào)制，處于不可控整流方式，其整流電壓平均值為恥糾邯×壓式中為不可控整流電壓值；”為三相交流線電壓。而額定直流電壓珞與整流器額定容量的關(guān)系為（）甌式中盈。為額定直流負(fù)載電阻；為整流器額定容

39、量。（）當(dāng)電壓調(diào)節(jié)器采用調(diào)節(jié)器時(shí)，在達(dá)到給定值之前一直處于飽和限幅值，電流內(nèi)環(huán)以最大電流對(duì)電容和負(fù)載充電，電容電壓初始值為圪。，額定直流電壓為，易得一。（一）式中為整流器輸出最大直流電流，通常為額定直流電流的倍；為從巧。上升到的時(shí)間；為直流側(cè)電容值。（）上升時(shí)間應(yīng)小于系統(tǒng)規(guī)定的上升時(shí)間指標(biāo)，即，。從而有弘功及高塞塞堡左堂邐±堂僮盈塞抗擾性主要是對(duì)負(fù)載擾動(dòng)產(chǎn)生的直流電壓波動(dòng)所作的要求。電壓環(huán)采用調(diào)節(jié)器，并按照典型型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，中頻寬曲在變化時(shí)，負(fù)載階躍擾動(dòng)（）為，其中胂為直流擾動(dòng)電壓最大值；玩為擾動(dòng)基準(zhǔn)值；，為電流環(huán)等效慣性環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)。由此可以令抗擾性指標(biāo)為來確定直流電容值，得到磐（）

40、式中為負(fù)載擾動(dòng)電流；為開關(guān)周期。電容電壓波動(dòng)可以表示為（）式中匕為直流穩(wěn)態(tài)電流；為直流電壓的紋波?？臻g矢量調(diào)制（）方式下，在六個(gè)非零基本矢量附近，可以看作只有一么。乞。（）代入式（）得。一，出譬（），（刪為五時(shí)間段內(nèi)的直流電壓變化量。根據(jù)吃，且五五霉，聯(lián)合式（）、式（）得到州避斧）式（）得到的直流電壓變化量應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求的直流電壓的紋波指標(biāo)畦，。斧，整流器的控制技術(shù)整流器的控制主要包括直流電壓、交流電流和脈寬調(diào)制三個(gè)方面。個(gè)非零基本矢量和零矢量作用，又假設(shè)系統(tǒng)為單位功率因數(shù)，由式（）知在對(duì)稱的半個(gè)開關(guān)周期里的時(shí)間段正、五分別取得和交流電流幅值。式中為五時(shí)間段內(nèi)的直流電壓變化量；從而得到逝整逾器

41、基奎厘堡塑撞劁拄盔對(duì)于直流電壓控制，通常采用傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)器。采樣信號(hào)與給定直流電壓參考做比較，誤差送入調(diào)節(jié)器，輸出經(jīng)過限幅后作為電流的給定。對(duì)于交流電流和脈寬調(diào)制控制技術(shù)將在以下闡述。電流控制技術(shù)整流器交流電流的動(dòng)態(tài)特性直接影響著直流電壓環(huán)的控制性能。本節(jié)將對(duì)預(yù)測電流控制、同步電流控制進(jìn)行原理介紹。預(yù)測電流控制【碉預(yù)測電流控制是目前較為常用的整流器電流控制方法。該方法保持了滯環(huán)電流控制響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，實(shí)際電流能夠在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)跟蹤上指令電流，而且控制周期和器件開關(guān)頻率固定，整個(gè)控制系統(tǒng)中只有電壓環(huán)一個(gè)調(diào)節(jié)器，參數(shù)整定比較簡單。在本文的第五章中將對(duì)應(yīng)用在逆交器試驗(yàn)臺(tái)整流器負(fù)載上的一種新型預(yù)測電

42、流控制策略和實(shí)現(xiàn)方法做詳細(xì)研究。同步電流控制【矧圖同步電流控制原理框圖同步電流控制原理框圖見圖。電流內(nèi)環(huán)實(shí)現(xiàn)整流器網(wǎng)側(cè)正弦波電流控制，由于采用同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系控制結(jié)構(gòu)，三相對(duì)稱的交流電網(wǎng)電壓和交流電流變換到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中成為直流量，因此電流內(nèi)環(huán)采用調(diào)節(jié)器可以實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)節(jié)。在進(jìn)行從由等量變換時(shí)，將電網(wǎng)電動(dòng)勢(shì)的空間矢量與軸定向，則氣占（）白。式中為電網(wǎng)電動(dòng)勢(shì)峰值。相應(yīng)的，軸電流表示有功電流分量，軸電流為無功電流分量。系統(tǒng)的有功功率和無功功率可以表示為塞窯道太堂亟±堂焦途塞島島另一方面，從數(shù)學(xué)模型可以看到，幽軸存在著相互耦合關(guān)系，給控制器設(shè)計(jì)造成一定困難。采用前饋解耦控制策略，可以實(shí)現(xiàn)有功、無功電流