PDF《基于 MATLAB 的三相电压型 PWM 整流系统仿真》

船电技术

2009 年第2期Vol.

29 No.2 2009.2

43 基于 MATLAB 的三相电压型 PWM 整流系统仿真 刘念洲 刘成浩 (中国船舶重工集团公司第七一二研究所,武汉 430064) 摘要: 本文介绍了三相电压 PWM 整流的基本原理, 根据系统原理进行了控制系统的设计, 用MATLAB7.0 软件建立了系统的模型,仿真结果验证了系统设计的正确性. 关键词:PWM 整流 MATLAB 中图分类号:TM461 TP273 文献标识码:A 文章编号:1003-4862(2009)02-0043-04 Simulation of Three-phase Voltage-source PWM Rectifier Based on Matlab Liu Nianzhou, Liu Chenghao (Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion, CSIC, Wuhan 430064, China) Abstract: In this paper,the theory of three-phase voltage-source PWM rectifier is introduced, the control system is designed with the theory. The model of VSR is built in MATLAB. The simulation result shows the design is correct. Key words:PWM;

rectifier;

MATLAB

1 引言 整流电路是最早出现的静止电力变换电路, 但传统的二极管不控整流和晶闸管相控整流存在 有谐波分量大和在深度相控状态时装置的功率因 数低的缺点.三相 PWM 整流器可获得单位功率 因数非常接近正弦的输入电流和较快的动态响 应,目前已经成为了研究的热点.本文重点根据 三相电压型 PWM 整流器的原理和特点,设计了 相应的控制策略,并采用 MATLAB7.0 软件搭建 了相应的仿真平台,取得了较好的仿真结果.

2 三相电压型 PWM 整流器拓扑结构及工 作原理 图1为三相电压型整流器,其主电路拓扑结 构与传统的逆变器拓扑结构相同.当整流器工作 时,维持输出侧直流电压不变,控制开关管导通 占空比按正弦规律变化,整流器交流侧的输出电 压和逆变器相同.忽略整流器输出交流电压的谐 波,变换器可以看成是可控正弦三相电压源,它 和正弦的电网电压共同作用于输入电感,产生正 弦电流波形.通过控制整流器输出电压的幅值和 相位,就可以获得所需要的输入电流[1,2] .

3 控制系统设计 假定 IGBT 为理想元器件,根据图

1 所示三 相电压型 PWM 整流器的拓扑结构,由基尔霍夫 电压、电流定理可以得出以下方程: * * * * * * a sa a a dc sb b b c b dc sc c c dc dc dc L a a b b c c L di u i R L S u u i R dt di di L S u u i R L S u dt dt du C i i S i S i S i i dt ? ? ? ? ? ? ? ? ? (1) 收稿日期: 2008-06-17 作者简介:刘念洲(1979-),男,工程师.专业方向:电力电子主回路拓扑结构及控制策略. 船电技术

2009 年第2期Vol.29 No.2 2009.2

44 idc iL o usa usb usc - - - + + + ia ib ic L L L + u d c R R R C - ra u rb u rc u 图1三相电压型 PWM 整流器主回路拓扑 式中 usa、usb、usc 分别表示三相电网电压,ia、ib、 ic 分别表示 VSR 的交流侧输入电流,S* a、S* b、 S* c 分别表示三相桥臂的开关函数.S* =1,代表对 应的桥臂上管导通,下管关断.S* =0,代表对应 的桥臂下管导通,上管关断.又由于三相无中线 系统中三相电流之和总是为 0,则有:

0 a b c i i i + + = (2) 假定三相电压平衡,则由(1) 、 (2)可得[1][2][5] : ( ) ( ) ( ) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? + + = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? + + ? ? + ? = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? + + ? ? + ? = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? + + ? ? + ? = L c c b b a a dc dc c b a c sc c c dc c b a b sb b b dc c b a a sa a a i i S i S i S dt du C u S S S S u L i L R dt di u S S S S u L i L R dt di u S S S S u L i L R dt di * * * * * * * * * * * * * * *