【正文】 ( ) 其中 、 為電流調(diào)節(jié)器比例增益和積分增益， 、 為 、 電流指令值， 、 為 、 的電壓指令值。然后再與交流側(cè)電壓的空間矢量進(jìn)行比較控制，可得到參考矢量 ，再通過(guò) SVPWM 調(diào)制算法，就可以生成相應(yīng)的 6路驅(qū)動(dòng)脈沖控制三相脈沖整流器 IGBT 的通斷。 電流控制的目的是使交流側(cè)電流跟蹤電流給定，由給定信號(hào)與實(shí)際的電流之間的差值產(chǎn)生橋臂的開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)，以減少該差值。當(dāng)（ d， q）坐標(biāo)系以電網(wǎng)基波角頻率ω同步旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果引入旋轉(zhuǎn)因子 （逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)），則同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（ d， q）中的通用復(fù)矢量可以表達(dá)為： ∫ (327) 將式（ 327）代入式（ 326）中，可得三相 VSR（ d， q）坐標(biāo)系復(fù)矢量方程 { { ????} (328) 式中： , , , ???? (329) 將式（ 329）代入式（ 328），并分解成 dq分量，可以得到三相 VSR 在二相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（ d， q）中的數(shù)學(xué)模型為 { ( ) (330) 其模型結(jié)構(gòu)圖如圖 33 所示。 三相靜止對(duì)稱(chēng)坐標(biāo)系中的三相 VSR 一般數(shù)學(xué)模型經(jīng)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換后， 即轉(zhuǎn)換成三相 VSR dq 模型。bVaVDcVDbVD39。 第三章 三相 VSR 的建模與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 三相 VSR的建模 建立數(shù)學(xué)模型是深入研究和分析 PWM 整流器的工作原理及動(dòng)、靜態(tài)的重要手段。 當(dāng) PWM 整流器運(yùn)行至 C 點(diǎn)時(shí)， PWM 整流器將不從電網(wǎng)吸收有功功 率， 只從電網(wǎng)吸收容性無(wú)功功率。如果假設(shè) | |不變，可知 | | | | 也固定不變，在這種情況下， PWM整流橋輸入端電壓合成矢量 U端點(diǎn)運(yùn)行軌跡構(gòu)成一個(gè)以 | |為半徑的圓。 可見(jiàn)， PWM 整流器 實(shí)際上是一個(gè)其交、直流側(cè)可控的四象限運(yùn)行的變流裝置 。第二章介紹了 PWM 整流器的工作原理。目前，電壓型 PWM 整流器的網(wǎng)側(cè)電流控制有將固定開(kāi)關(guān)頻率、滯環(huán)及空間矢量控制相結(jié)合的趨勢(shì)，而使其在大功率有源濾波等需快速電流響應(yīng)場(chǎng)合獲得優(yōu)越的性能。相類(lèi)似的，也可以將獨(dú)立的電壓型 PWM 整流器進(jìn)行串聯(lián)移相組合，以 應(yīng)用于高壓大容量的場(chǎng)合。 Chun 和 Dong 等則 利用了 局部電路的 dq 坐標(biāo)變換建立了 PWM 整流器基于變壓器的低頻等效的 模型電路 ，并且 給出了穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)特性 的 分析。到了 20 世紀(jì) 80年代末，隨著 等人 提出了基于坐標(biāo)變換的 PWM 整流器連續(xù)、離散動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型及控制策略，把 PWM 整流器的研究與發(fā)展推到了一個(gè)新的高度。 因?yàn)?PWM 整流器實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)電流正弦化，并運(yùn)行于單位功率因數(shù)，且能量可雙向傳輸，所以真正實(shí)現(xiàn)了“綠色電能變換” 。尤其是 20 世紀(jì) 90 年代發(fā)展起來(lái)的智能型功率模塊（ IPM） 開(kāi)創(chuàng)了功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的新發(fā)展方向。其核心思想就是，在整流器的控制中引入 PWM 技術(shù)，使整流器網(wǎng)側(cè)電流正弦化，并可運(yùn)行于單位功率因數(shù)。 PWM 整流器的研究現(xiàn)狀 PWM 整流器的研究 開(kāi)始于 20 世紀(jì)的 80 年代，這一時(shí)期因?yàn)樽躁P(guān)斷器件的日趨成熟和應(yīng)用，所以極大地推動(dòng)了 PWM 技術(shù)的應(yīng)用和研究。 簡(jiǎn)要敘述如下： 1. 有關(guān) PWM 整流器建模的研究 PWM 整流器數(shù)學(xué)模型的研究是 PWM 整理器及其控制技術(shù)研究的基礎(chǔ)。 對(duì)于大功 率 PWM 整流器， 其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究主要 是 集中在多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 、 變流器組合 和 軟開(kāi)關(guān)技術(shù) 上。因?yàn)椤伴g接電流控制”其網(wǎng)側(cè)電流的動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，且對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化靈敏，所以這種控制策略已逐步被“直接電流控制”策略取代。因?yàn)樵诔瑢?dǎo)儲(chǔ)能變流環(huán)節(jié)中應(yīng)用的電流型 PWM 整流器不需要加直流電感，并具 有良好的電流保護(hù)性能，所以與電壓型 PWM 整流器相比，電流型 PWM 整流器更為合適。 針對(duì)存在的上述問(wèn)題， PWM 整流器已經(jīng)對(duì)傳統(tǒng)的相控與二極管整流器進(jìn)行了全面改進(jìn)。 ei LRLe+u圖 2 1 P W M 整 流 器 模 型 電 路 DBCAOUIE LU（ a ）C（ c ）DBCAOUIE LU（ b ）DBAOUIELU DBCAOUIELU（ d ）圖 2 2 P W M 整 流 器 交 流 側(cè) 穩(wěn) 態(tài) 矢 量 關(guān) 系（ a ） 純 電 感 特 性 運(yùn) 行 （ b ） 正 阻 特 性 運(yùn) 行 （ c ） 純 電 容 特 性 運(yùn) 行 （ d ） 負(fù) 阻 特 性 運(yùn) 行 圖中， E 為電源電壓合成空間矢量， U為整流橋輸入端電壓合成矢量， I為網(wǎng)側(cè)電流合成矢量， UL 為電感兩端電壓矢量。 需要 注意的是， 當(dāng) PWM 整流器運(yùn)行在 B 點(diǎn)時(shí)， 可以 實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)整流控制； 而在 A 點(diǎn)運(yùn)行時(shí)， PWM 整流器則不從電網(wǎng)吸收有功 功率， 只從電網(wǎng)吸收感性無(wú)功功率。 此時(shí)， PWM 整流器向電網(wǎng)傳輸有功及感性無(wú)功功率，電能將從 PWM 整流器直流側(cè)傳輸至電網(wǎng)。 為分析方便，首先定義單極性二值邏輯開(kāi)關(guān)函數(shù) 為 ={ 上橋臂導(dǎo)通， 下橋臂關(guān)斷 上橋臂關(guān)斷，下橋臂導(dǎo)通 （ k = a， b， c） (31) abcC +++1R3R2R1L3L2LaVcVbV39。但在這種數(shù)學(xué)模型中， VSR 交流側(cè)均為時(shí)變交流量，因而不利于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。從αβ坐標(biāo)到 dq坐標(biāo)下的方程為 [ ] * +[ ] (321) 取逆后可以得到 [ ] * +[ ] (322) 三相 VSR 在二相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（ d， q）下的數(shù)學(xué)模型 由 式（ 33） 和 式（ 39） 不難得出，在三相靜止對(duì)稱(chēng)坐標(biāo)系（ a， b， c）中，三相 VSR 開(kāi)關(guān)函數(shù)模型為： { ∑ ( ∑ )∑ ∑ (323) 為了使三相靜止坐標(biāo)系（ a， b， c）轉(zhuǎn)換成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（ d， q），首先可以將三相靜止坐標(biāo)系（ a， b， c）轉(zhuǎn)換成二相靜止坐標(biāo)系（α，β），如圖32 所示。間接電流控制在控制系統(tǒng)中沒(méi)有引入電流閉環(huán)，而是根據(jù)電路阻抗特性用數(shù)學(xué)的方法代替了電流閉環(huán)的作用。其中，電壓外環(huán)保證了直流輸出電壓的穩(wěn)定，電流內(nèi)環(huán)提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和實(shí)現(xiàn)了限流保護(hù)?？梢钥闯?，數(shù)學(xué)模型中 d軸和 q軸的變量是互相耦合的，所以無(wú)法對(duì)兩通道的電壓進(jìn)行單獨(dú)的控制。 考慮電流內(nèi)環(huán)需要獲得較快的電流跟隨性時(shí)，按典型Ⅰ型系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器，按圖 36得出的電流內(nèi)環(huán)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 ( ) ( ) ( )( ) (344) 按照典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則只需零極點(diǎn)抵消即有 +圖 3 6 已解耦的 內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)++*diiPKSKiIdi1?STKPW MP W MLSR ?1di (345) 將式（ 345）代入式（ 344）中，抵消后得到電流內(nèi)環(huán)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 ( ) ( ) (346) 由典型Ⅰ型系統(tǒng)參數(shù)整定關(guān)系，當(dāng)取系統(tǒng)阻尼比ξ = 時(shí)，有 (347) 綜上所述可得出 電流環(huán)設(shè)計(jì)的參數(shù)為 { (348) 由圖 36，代入式（ 348）可得出電流環(huán)簡(jiǎn)化閉環(huán)傳遞函數(shù) ( ) (349) 實(shí)際上，在設(shè)計(jì)中，無(wú)功電流控制環(huán)的 PI 調(diào)節(jié)器和有功電流環(huán)（ d軸）的參數(shù)選擇是相同的。此系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 ( ) ( ) ( ) (354) 由Ⅱ型系統(tǒng)可以得出頻寬為 ? (355) +++*dcVvKSKvv?dcVCS1K)( SW ciq圖 3 7 電壓外環(huán)控制結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)典型Ⅱ型系統(tǒng)參數(shù)的整定關(guān)系，可得 ? ? (356) 工程上考慮三階中 5為 h的最佳取值，此時(shí)的動(dòng)態(tài)跟隨性能較好。cV39。 8種開(kāi)關(guān)狀態(tài)依次代入到式（ 42）中，可以得到模為 ，相位依次相差 的 6 個(gè)非零矢量 ~ 和兩個(gè)零矢量 、 。 開(kāi)關(guān)矢量及作用時(shí)間的確定 為了保證系統(tǒng)能在各種情況下，每次的切換都只涉及到一個(gè)開(kāi)關(guān)，電壓空間矢量需要采用七段空間矢量合成方式 ,即每個(gè)矢量均以（ 000）開(kāi)始和結(jié)束，中間零矢量為（ 111），非零矢量保證每次只切換一個(gè)開(kāi)關(guān)，如下表所示。 √ (47