新型数字锁相环在三相电压型SVPWM整流器中的应用.pdf

第31卷第7期 电力自动化设备 V01．31No．7 Elert而(1P()wPr Au“)mation ④2011年7月 Equipment Jul．2011 新型数字锁相环在三相电压型SVPWM整流器中的应用 侯世英．张诣 (重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆400044) 摘要：针对三相电网电压出现频率偏移时，传统锁相环响应速度慢、锁相精度差等缺点．提出一种基于坐标 变换理论的新型数字锁相环．并建立了基于数字锁相环的三相电压型SVPWM整流器模型。首先对PWM 整流器的基本拓扑进行分析．推导了其数学模型；分析了所提锁相环的电路结构和工作原理，并利用 锁相功能：三相电压型PWM整流系统可实现单位功率因数运行；在三相电网电压频率出现小范围漂移情 况下．新型锁相环也能够准确锁相。 关键词：SVPWM；整流器；锁相环；功率因数：频率漂移 461 文献标识码：A 中图分类号：TM 变换的新型数字锁相环．并将其应用在三相SVPWM O 引言 三相电压型PWM整流器利用电容作为储能元 型SVPWM整流器模型进行仿真．结果证明在三相 件．与传统不可控二极管整流器相比，具有网侧功率 电网电压频率偏移时．锁相环能够很快锁定输入信 因数可控、直流侧电压稳定、能量双向流动等优点， 号的频率和相位。 在T程中得到了广泛应用m引。 1 三相SVPWM整流器的数学模型 三相电压型PWM整流器主要有正弦脉宽调制 三相电压型SVPWM整流器结构如图1所示． (SPWM)和空间矢量脉宽调制(SVPWM)2种调制方 法。与SPWM方法相比，SVPWM方法动态响应快。该拓扑结构由主电路和控制电路组成。主电路由三 直流电压利用率高．可实现单位功率因数【5-s【．但是 相电压源、交流侧滤波电感厶、寄生电阻R、反并联 在三相电网电压频率偏移时．普通锁相环存在响应 续流二极管的IGBT全控桥、直流侧负载电容C和电 速度慢、锁相精度差等缺点。文献[9]对SVPWM技阻尺小组成；控制电路是由双闭环控制模块、坐标变 术在整流器中的应用进行了分析．但由于仿真条件 换环节、数字锁相环、滤波环节和SVPWM模块等组 的理想化．并不能很好地解决实际问题。针对文献 成。其中儿、M。、M。分别为交流侧三相电压，M小是直流 『9]的不足，文献[10]提出～种改进锁相环，即锁相 侧滤波电容C的输出电压，瓦、瓦、良分别为交流侧三 环的输入是三相电压的某一相．并在采样环节前加 相电流的瞬时值，V，，～V％为功率开关管IGBT。 入了延迟环节，改善了网侧电压、电流的同步性；但 三相电压型SVPWM整流器的数学模型采用开 在电网电压频率波动时，锁相效果不够理想．输出直 关函数描述。定义三相全控整流桥开关函数S。为 流电压纹波系数偏高．动态响应性能一般．搭建的样 机功率偏小。文献『11．14]给出了几种锁相环的设计 方法．对其在不同领域中的应用也作了一定研究．但 没有对该锁相环是否能够应用在整流器中进行探 D 讨。文献『15]提出一种基于瞬时无功理论的软件锁 相环．通过2次坐标变换，分解电源电压得到两部分 矢量．最后经过比较、滤波和积分后输出相位．并将 该锁相环应用到动态电压恢复器．获得了较好的补 偿效果。 本文基于坐标变换理论．提出一种通过电压矢量 收稿日期：2010—10一09；修回日期：20ll—04—25 基金项目：国家重点实验室自主课题资助项目(2007DAl051270一 9304、