【正文】 在校學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，還得到寢室室友的熱心幫助和啟發(fā)，他們?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)過程中給予我很大的鼓勵(lì)和支持，在此一并表示衷心的感謝。周老師從選題、設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作到論文的各階段都給予我許多有啟發(fā)性的指導(dǎo)，從而保證畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成。 （4）在以上工作的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的仿真平臺(tái)，并在Matlab/Simulink環(huán)境下進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性。本文中選擇了基于電壓定向的空間矢量控制（SVPWM），詳細(xì)分析了算法的原理和實(shí)現(xiàn)方法。 svpwm波形 Vd和Vq波形 Valfa和Vbeta波形 ia、ib和ic的波形 id和iq波形結(jié)論 （1）對(duì)三相VSR的原理、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析，建立了在三相abc靜止坐標(biāo)系、兩相αβ靜止坐標(biāo)系、兩相dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，為控制方式的研究打下了良好的基礎(chǔ)。通過仿真結(jié)果可以看出采用空間電壓矢量控制的整流器具有很好的動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)定性。3V。 基于電壓定向的空間矢量控制策略仿真結(jié)果 ~ ：結(jié)果分析：由以上響應(yīng)波形可以看出，系統(tǒng)所選擇的雙閉環(huán)電壓定向空間矢量控制策略具有較好的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能?？紤]到整流效果，輸出濾波時(shí)間常數(shù)，從第5章的討論我們知道，從滿足功率指標(biāo)知，從滿足瞬態(tài)電流跟蹤指標(biāo)考慮有，得， 再考慮到功率損耗選取進(jìn)線電感L=4，進(jìn)線電阻取RL=1Ω。 abc_dq模型（3）idiqtrl模塊id和id*、iq和iq*進(jìn)行比例積分比較計(jì)算后乘以ωL轉(zhuǎn)換成Vd*和Vq* idiqctrl模型（4）兩相旋轉(zhuǎn)/兩相靜止坐標(biāo)變換根據(jù)2r/2s反變換的公式： （） 得到的 2r/2s反變換的仿真模型如下： 2r/2s模型以上模塊建立以后，再將主電路和電壓環(huán)和電流環(huán)建立，便可以組建整個(gè)系統(tǒng)的仿真模型附錄所示。下面結(jié)合幾個(gè)主要模塊和總電路仿真模型的建立：（1）SVPWM模型 由前面章節(jié)的介紹可知，產(chǎn)生SVPWM波步驟主要由有以下幾步：（1）判斷空間矢的扇區(qū)；（2）利用公式分別計(jì)算X、Y、Z的值；（3）根據(jù)空間矢量所處的扇區(qū)，分別計(jì)算該扇區(qū)中IGBT的導(dǎo)通時(shí)間；（4）根據(jù)所處扇區(qū)確定空間電壓矢量的切換點(diǎn)；（5）根據(jù)空間矢量切換點(diǎn)導(dǎo)通IGBT產(chǎn)生PWM波形。矢量控制單元通過矢量運(yùn)算，生成所需要的PWM波，控制PWM整流器，達(dá)到輸出電壓的穩(wěn)定和輸入網(wǎng)側(cè)交流電流的正弦化。以電壓環(huán)為外環(huán)，電流環(huán)為內(nèi)環(huán)。 基于SVPWM控制的三相VSR的原理框圖 ，它有控制回路組成，其中控制回路主要有輸入電流和輸出電壓檢測(cè)、坐標(biāo)變換、PI控制器和SVPWM脈沖產(chǎn)生等部分組成。在分析了傳統(tǒng)的電壓定向的矢量控制基礎(chǔ)上，重點(diǎn)闡述了無電網(wǎng)電壓傳感器三相PWM整流器虛擬電網(wǎng)磁鏈定向矢量控制方式。圖中包含了狀態(tài)反饋解耦和負(fù)載電流前饋解耦環(huán)節(jié)。 基于功率守恒的負(fù)載前饋的系統(tǒng)控制簡(jiǎn)圖有功和無功電流給定與dq軸電流分量的狀態(tài)反饋值進(jìn)行比較后分別送入兩個(gè)電流調(diào)節(jié)器，并通過解耦控制，輸出控制所要求的電壓矢量。 （）基于上面的分析，由坐標(biāo)變換的基本原理,可以把對(duì)交流量的、 、及、 、 的控制轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)直流量、及、的控制，可以分別對(duì)有功電流和無功電流進(jìn)行獨(dú)立控制。因此，在本文中采用了一種新的方法，通過整流器交流側(cè)輸入與直流側(cè)輸出之間功率守恒法則算出交流側(cè)輸入電流[8]，見式（），利用轉(zhuǎn)換的交流側(cè)電流來消除負(fù)載電流對(duì)輸出直流電壓的影響。再加上整流器時(shí)間常數(shù)也是隨電壓調(diào)節(jié)器輸出的幅值變化而變化的。實(shí)際上，由于系統(tǒng)中存在著非線性特性，在整個(gè)負(fù)載變化范圍內(nèi)，并不是固定的。但前饋控制器是否能夠完全補(bǔ)償?shù)臄_動(dòng), 取決于的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。, 其中為前饋補(bǔ)償器的傳遞函數(shù)。正是由于這種在動(dòng)態(tài)過程中輸入與輸出能量的不平衡,造成了直流輸出電壓的波動(dòng)。此時(shí), 直流側(cè)電容釋放出所儲(chǔ)存的能量和整流器一起向負(fù)載提供能量。當(dāng)發(fā)生變化時(shí)，首先影響到直流輸出電壓，使偏離給定值，然后通過電壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以逐步減小直到消除同給定值之間的差，系統(tǒng)重新進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。所以，跟蹤式（）所給定的整流器交流側(cè)的指令電壓矢量(，)即能實(shí)現(xiàn)三相VSR的電流跟蹤控制。顯然這種電流狀態(tài)反饋的控制算法實(shí)現(xiàn)了，的解耦控制，并且通過PI調(diào)節(jié)運(yùn)算獲得了三相VSR交流側(cè)的指令電壓矢量。 （）式中，是網(wǎng)側(cè)電流基于電壓定向所得到的軸上的指令電壓，其中由電壓PI調(diào)節(jié)器得到，而則由自己設(shè)定?？梢钥闯觥⑤S電流之間，、軸電流與整流輸出負(fù)載之間都存在著耦合，對(duì)此可采取、軸電流的狀態(tài)反饋來消除；再通過基于功率守恒的負(fù)載電流前饋來消除負(fù)載電流與整流器輸入電流之間的耦合，以提高三相VSR的抗負(fù)載擾動(dòng)能力。當(dāng)采用SVPWM進(jìn)行VSR電流控制時(shí)，可以根據(jù)被跟蹤的電流矢量，優(yōu)化選擇三相VSR空間電壓矢量進(jìn)行PWM電流跟蹤控制，從而在相對(duì)低的開關(guān)頻率條件系較好地跟蹤電流指令。（2）與SPWM控制相比，相同的波形品質(zhì)條件下，SVPWM控制具有較低的開關(guān)頻率，且平均約降低30%，從而有效地降低了功率開關(guān)管的開關(guān)損耗。與普通的SPWM控制相比，基于SVPWM的三相VSR控制則有下列突出優(yōu)點(diǎn)：（1）與SPWM控制相比，%。可見相電壓的幅值最大只能達(dá)到。 圖 在扇區(qū)Ⅰ內(nèi)雙邊SVPWM開關(guān)信號(hào) 在六個(gè)扇區(qū)內(nèi)開關(guān)狀態(tài)序列扇區(qū)開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)序列Ⅰ000100110111110100000Ⅱ000110010111010110000Ⅲ000010011111011010000Ⅳ000011001111001011000Ⅴ000001101111101001000Ⅵ000101100111100101000 在六個(gè)扇區(qū)內(nèi)電壓矢量之間的切換時(shí)間扇區(qū)ⅠⅡⅢⅣⅤ：Ⅵ SVPWM控制與SPWM控制的比較在許多文獻(xiàn)中對(duì)正弦波調(diào)制（SPWM）方式作了詳細(xì)的討論。到的切換時(shí)間為，到的切換時(shí)間為。 各扇區(qū)中開關(guān)管導(dǎo)通的時(shí)間扇區(qū)T1T2T0ⅠⅡⅢ+Ⅳ+Ⅴ+Ⅵ T1,T2賦值表扇區(qū)號(hào)123456T1ZYZXXYT2YXXZYZ上述的計(jì)算方法沒有考慮和之和大于的情況，即過飽和的情況，所以在具體設(shè)計(jì)時(shí)就需要對(duì)和進(jìn)行歸一化處理：， （）（3）空間矢量比較器切換點(diǎn)時(shí)間的計(jì)算以第Ⅰ扇區(qū)為例，圍成第Ⅰ扇區(qū)相鄰兩個(gè)向量分別為，這里采用零矢量對(duì)稱的插入法，則三相橋臂導(dǎo)通情況可用圖32表示。 （）令。當(dāng)電壓矢量對(duì)應(yīng)的開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，： （）由式（）～式（）可得： （） 同理當(dāng)在其它區(qū)間時(shí)，可計(jì)算T1和T2。下面來討論作用時(shí)間的問題。例如：在第一區(qū)間，時(shí)刻是“000”，時(shí)刻是“100”，在向變化時(shí)，只有橋臂發(fā)生變化，時(shí)刻是“110”，到也只有b橋臂變化，因而第一區(qū)間開關(guān)管的變化順序是：→→→→→→。如果V10,則A=1，否則A=0；如果V20，則B=1，否則B=0；如果V30，則C=1，否則C=0，則空間矢量所在扇區(qū)為N=4*C+2*B+A。同理可得在其它扇區(qū)的等價(jià)條件。為一個(gè)PWM周期。這樣對(duì)任一空間電壓矢量就可以用兩個(gè)相鄰的非零矢量和兩個(gè)零矢量去逼近，使三相橋的輸入端電壓為等效正弦波。在一個(gè)載波周期內(nèi)，開關(guān)管的導(dǎo)通總是以零矢量開始并以零矢量結(jié)束。定義整流器交流側(cè)輸入電壓的空間矢量： （）根據(jù)功率管不同的開通和關(guān)斷狀態(tài)，整流器有八種導(dǎo)通模式，對(duì)應(yīng)八個(gè)空間電壓矢量：。 空間矢量控制方式(SVPWM) 三相VSR空間電壓矢量分布。具體包括：基于靜止坐標(biāo)的PI調(diào)節(jié)，基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的PI調(diào)節(jié)以及直接功率控制方式。這種控制方案穩(wěn)定性不好，電流動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化敏感，因此它已逐步被直接電流控制策略所代替。目前，三相VSR網(wǎng)側(cè)電流控制策略分為兩類：一類是間接電流控制策略；另一類是目前占主要地位的直接電流控制策略。另一方面，常規(guī)的VSR控制系統(tǒng)一般采用雙閉環(huán)控制，及電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)控制。本章分別在靜止和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，為以后控制策略的研究打下了基礎(chǔ)。本章通過分析PWM整流器的原理，揭示了PWM整流器具有改善功率因數(shù)、實(shí)現(xiàn)電能回饋的原因。 在兩相dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型假設(shè)坐標(biāo)的軸在初始時(shí)刻和電網(wǎng)電壓矢量重合，具體轉(zhuǎn)換的表達(dá)式如下： 電壓定向的穩(wěn)態(tài)矢量圖解 （） （） 其中＝。本文選用“等量”的坐標(biāo)變換?！暗裙β省弊儞Q是指坐標(biāo)變換前后功率相等的坐標(biāo)變換。三相物理量可以用一個(gè)空間旋轉(zhuǎn)矢量在三個(gè)靜止對(duì)稱軸（，）上的投影來表示，這個(gè)旋轉(zhuǎn)矢量也就是通用矢量。 在兩相αβ靜止坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型由三相系統(tǒng)向兩相系統(tǒng)變換時(shí)，存在，兩種變換方式，即分別為“等量”變換和“等功率”變換。不管采用何種控制策略，對(duì)整流器輸入電流的控制都是通過調(diào)節(jié)控制電壓實(shí)現(xiàn)的，而實(shí)現(xiàn)該電壓控制的也就是，這就是三相VSR控制的實(shí)質(zhì)。因此，單相VSR的輸出濾波電容具有濾除高頻紋波和低頻紋波的雙重功能，而三相VSR的輸出濾波電容只濾除高次諧波，容量可以比單相的小。令式()和式()相等可得整流器輸出電流為： （）由上式可知，當(dāng)三相輸入電壓和電流對(duì)稱時(shí)，整流器輸出電流為恒定的直流，輸出濾波電容無低頻電