基于空间矢量的PWM整流器直接功率控制.doc

基于空间矢量的PWM整流器直接功率控制 宋书中，单栋梁，马建伟，汪显博 (河南科技大学 电子信息与电气工程学院 河南省 洛阳 471000) 摘要：为克服传统型直接功率控制开关频率不固定的缺点，提出了一种基于空间矢量调制的三相Boost型PWM整流器直接功率控制策略(DPC-SVM)。用虚拟磁链估计器代替电压传感器，运用瞬时功率理论， 关键词：PWM整流器；直接功率控制；虚拟磁链；空间矢量 Direct Power Control With Constant Switching Frequency For PWM Rectifier SONG Shu-zhong，SHAN Dong-liang ， MA Jian-wei，Wang Xian-bo (Electronic and Information Engineering College, He’nan University of Science and Technology) Abstract：In order to overcome the traditional direct power control switching frequency is not fixed,This paper proposes a novel and simple direct power control of three-phase pulse -width -modulated rectifiers using space-vector modulation (DPC-SVM).Line voltage sensors are replaced by a virtual flux estimator. Instantaneous power theory is applied to calculate the active and reactive power by estimated virtual flux, the voltage of outer and inner power control mode is adopted and has done a simulation study. The results of DPC-SVM that illustrate DPC -SVM exhibits several features, such as a simple structure and algorithm, good dynamic response,high power factor,constant switching frequency and low harmonic. Key words：PWM rectifier;Direct Power control ;Virtual_flux ;Space vector 0 引言 PWM整流器具有恒定直流电压控制、电网侧电流谐波低、单位功率因数、能量双向流动等优点，广泛应用于整流、有源滤波、无功补偿和交流传动等系统中[1-2]。PWM整流器的控制策略主要有间接电流控制、直接电流控制和直接功率控制等，国内主要运用前两种方式。直接功率控（DPC）制是上世纪90年代初由Tokuo Ohnishi提出并有 Toshihiko Noguchi进一步研究而得到的，DPC具有功率因数高、较低的THD、算法及系统结构简单等优点，但传统的DPC还存在着开关频率不固定，需要快速的处理器和A/D转换器等缺陷，因此在工业应用中就很难实现。就以上缺点，运用SVPWM调节器替换传统DPC中的开关表[3-8]。本文提出一种采用虚拟磁链来估计无功和有功功率，结合空间矢量调制的直接功率控制（Direct Power Control Using Space Vector Modulation，DPC-SVPWM），解决了开关频率不固定的缺点。通过Simulink环境下的仿真研究验证了所提出方法的可行性。 1 Boost型PWM整流器数学模型 三相Boost型PWM整流器拓扑结构如图1所示，图中的 ，，为三相对称电源电压；，，为电网侧电流；和为交流侧滤波电感合等效电阻；为负载的电阻；C为直流侧电容，为整流器的输入电压。图中的N和O分别为电源中性点和下桥臂公共点。 图1 三相Boost型PWM整流器主电路拓扑 两相静止坐标系下的数学模型为： (1) 在两相旋转坐标系中数学模型为： (2) 式中为采样次数；为采用周期；和分别为和坐标下第次采样周期的电源电压和电流；分别为和坐标下第三相Boost型PWM整流器的第次采样周期的输入电压。 2 传统的VF-DPC 基于虚拟磁链的传统DPC控制系统如图2，经过虚拟磁链和功率估算的到有用功