三相电压型 SVPW M 整流器控制策略研究
PW M 整 流 器 数 学 模 型 的 研 究 是 P W M 整 流 器 及 其 控 制 技 术 研 究 的 基 础 。 自 从 出 现
基 于 坐 标 变 换 的 P W M 整 流 器 的 数 学 模 型 之 后 , 各 国 学 者 对 P W M 整 流 器 的 数 学 模 型 进
行 了 仔 细 的 研 究 ,其 中 最 具 代 表 性 的 就 有 :R . w u . S .B e w a n 等 较 为 系 统 地 建 立 了 P W M 整
流 器 的 时 域 模 型 , 并 将 时 域 模 型 分 解 成 高 频 、 低 频 模 型 , 且 给 出 了 相 应 的 时 域 解 ;
C hu nT.R m 和 Don g Y H u 等 则 利 用 局 部 电 路 的 d q 坐 标 变 换 建 立 了 PW M 整 流 器 基 于 变 压
器 的 低 频 等 效 模 型 电 路 , 并 给 出 了 稳 态 、 动 态 特 性 分 析 。
2 . 电 压 型 PW M 整 流 器 的 电 流 控 制 策 略 研 究
为 了 使 电 压 型 PW M 整 流 器 网 侧 呈 现 受 控 电 流 源 特 性 , 其 网 侧 电 流 控 制 策 略 的 研 究
显 得 十 分 重 要 。 在 PW M 整 流 器 技 术 发 展 过 程 中 , 电 压 型 PW M 整 流 器 网 侧 电 流 控 制 策
略 主 要 分 成 两 类 : 一 类 是 由 J . w Di x on 提 出 的 间 接 电 流 控 制 策 略 ; 另 一 类 就 是 目 前 占 主
导 地 位 的 直 接 电 流 控 制 策 略 。 间 接 电 流 控 制 也 称 为 相 位 和 幅 值 控 制 , 即 通 过 控 制 电 压 型
整 流 器 的 交 流 侧 电 压 基 波 幅 值 、 相 位 , 进 而 间 接 控 制 网 侧 电 流 , 但 它 对 系 统 参 数 变 化 灵
敏 , 因 此 这 种 控 制 策 略 己 逐 步 被 直 接 电 流 控 制 策 略 取 代 。 直 接 电 流 控 制 通 过 快 速 计 算 出
交 流 输 入 电 流 指 令 值 , 再 引 入 交 流 电 流 反 馈 , 通 过 对 交 流 电 流 的 直 接 控 制 而 使 其 跟 踪 指
令 电 流 值 , 具 有 快 速 的 电 流 响 应 和 良 好 的 鲁 棒 性 。 直 接 电 流 控 制 控 制 方 案 主 要 包 括 以 固
定 开 关 频 率 且 采 用 电 网 电 动 势 前 馈 的 S P W M 控 制 , 以 及 滞 环 电 流 控 制 。 为 了 提 高 电 压
利 用 率 并 降 低 损 耗 , 基 于 空 间 矢 量 的 P W M 控 制 在 电 压 型 PW M 整 流 器 中 取 得 了 广 泛 的
应 用 , 并 提 出 了 多 种 方 案 。
3 . PW M 整 流 器 拓 扑 结 构 的 研 究
PW M 整 流 器 拓 扑 结 构 可 分 为 电 流 型 和 电 压 型 两 大 类 。在 小 功 率 场 合 ,PW M 整 流 器
拓 扑 结 构 的 研 究 集 中 在 减 少 功 率 开 关 和 改 进 直 流 输 出 性 能 上 。对 于 大 功 率 PW M 整 流 器 ,
其 拓 扑 结 构 的 研 究 主 要 集 中 在 多 电 平 、 变 流 器 组 合 以 及 软 开 关 技 术 上 。 多 电 平 拓 扑 结 构
的 P W M 整 流 器 主 要 应 用 于 高 压 大 容 量 场 合 , 而 在 大 电 流 应 用 场 合 , 常 采 用 变 流 器 组 合
拓 扑 结 构 , 即 将 独 立 的 电 流 型 P W M 整 流 器 进 行 并 联 组 合 。
4 . PW M 整 流 器 系 统 控 制 策 略 的 研 究
随 着 人 们 对 PW M 整 流 器 及 其 控 制 策 略 的 深 入 研 究 , 国 内 学 者 针 对 整 个 P W M 整 流
器 系 统 的 控 制 策 略 问 题 也 提 出 了 一 些 比 较 新 颖 的 系 统 控 制 策 略 ,其 研 究 主 要 可 以 包 括 以
下 几 个 方 面 :
( 1 ) 基 于 L y a pu nov 稳 定 性 理 论 的 PW M 整 流 器 控 制 。针 对 PW M 整 流 器 的 非 线 性 多
变 量 强 耦 合 的 特 点 ,常 规 的 控 制 策 略 和 控 制 器 的 设 计 一 般 采 用 稳 态 工 作 点 小 信 号 扰 动 线
性 化 处 理 方 法 , 这 种 方 法 的 不 足 是 无 法 保 证 控 制 系 统 大 范 围 扰 动 的 稳 定 性 。 为 此 , 有 学
者 提 出 了 基 于 Ly a Pu nov 稳 定 性 理 论 的 控 制 策 略 。 这 一 新 颖 的 控 制 方 案 以 电 感 、 电 容 储
能 的 定 量 关 系 建 立 了 Ly a pu no v 函 数 , 并 由 三 相 PW M 整 流 器 的 d q 模 型 以 及 相 应 的 空 间
矢 量 PW M 约 束 条 件 , 推 导 出 相 关 的 控 制 算 法 。
( 2 ) 无 电 网 电 动 势 传 感 器 和 无 网 侧 电 流 传 感 器 控 制 。 为 简 化 信 号 的 检 测 , T.Nog u chi
等 学 者 提 出 了 一 种 无 电 网 电 动 势 传 感 器 P W M 整 流 器 控 制 策 。 这 一 研 究 主 要 包 括 两 类 电
网 电 动 势 重 构 方 案 : 一 种 是 通 过 功 率 估 计 , 另 一 种 是 通 过 电 流 的 偏 差 求 导 重 构 电 动 势 。
( 3 ) PW M 整 流 器 的 时 间 最 优 控 制 。 有 学 者 提 出 了 直 流 电 压 时 间 最 优 控 制 , 其 基 本
方 法 是 根 据 时 间 最 优 控 制 算 法 求 解 出 跟 踪 指 令 电 流 所 需 的 最 优 控 制 电 压 ,并 在 动 态 过 程
中 降 低 无 功 分 量 的 响 应 速 度 , 提 高 有 功 分 量 的 响 应 速 度 , 实 现 了 时 间 最 优 控 制 。
( 4 ) 电 网 不 平 衡 条 件 下 的 P W M 整 流 器 控 制 。 由 于 实 际 电 网 是 变 化 的 , 为 了 使 整 流
器 在 电 网 不 平 衡 条 件 下 仍 能 正 常 运 行 , 有 人 提 出 了 在 不 平 衡 条 件 下 , 网 侧 电 流 和 直 流 电
压 的 时 域 表 达 式 。 电 网 负 序 分 量 被 认 为 是 导 致 网 侧 电 流 畸 变 的 原 因 。 在 电 网 不 平 衡 条 件
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