【正文】 基于 DSP的三相 PWM整流器電壓空間矢量控制的研究 [J]。 三相 PWM整流器電壓空間矢量控制的實現(xiàn) [J]?；陔妷嚎臻g矢量的三相電壓型 PWM整流器控制策略的研究 [碩士學(xué)位論文 ]。三相 PWM整流系統(tǒng)研究 [碩士學(xué)位論文 ]。三相電壓型 PWM整流器 (VSR)及其控制策略的研究 [碩士學(xué)位論文 ]。三相電壓型 PWM整流器及其控制策略研究 [碩士學(xué)位論文 ]。電力電子技術(shù) (第 4 版 )[M]。 PWM 整流器及其控制 [M]。 5. 對三相 PWM 整流器的空間矢量控制進(jìn)行了具體的研究，分析了電壓空間矢量控制的基本原理，給出了電壓空間矢量的簡化算法，畫出了 SVPWMde 算法流程圖 ,最后基于 DSP 進(jìn)行了軟件實現(xiàn)，并得出了實驗結(jié)果。 3. 建立了三相 VSR 的數(shù)學(xué)模型，包括 三相 VSR的一般數(shù)學(xué)模型和 dq模型的建立。本設(shè)計重點(diǎn)從理論著手，對 PWM 整流器的空間矢量的控制策略進(jìn)行了研究，具體工作如下： 1. 介紹了 PWM 整流器的簡單情況，具體分類和目前對 PWM 整流器的研究現(xiàn)狀。 A / D 中斷出口出口參數(shù)送入S V P W M 模塊采樣數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換坐標(biāo)變換與給定比較產(chǎn)生偏差PI 調(diào)節(jié)坐標(biāo)變換圖 4 5 PI 調(diào)節(jié)與坐標(biāo)變換流程圖 SVPWM 的子程序 前面敘述了 SVPWM 的簡化算法，下圖 46 是 SVPWM 的算法流程圖。其應(yīng)用如下： 1. A/D 轉(zhuǎn)換采樣得到的網(wǎng)側(cè)三相交流電壓 、 、 經(jīng) Clark 變換，得到了二相靜止坐標(biāo)下的電壓矢量 α 、 β 并根據(jù) α 、 β 得到經(jīng)Park 變換后所需的角度； 2. A/D 轉(zhuǎn)換采樣得到的網(wǎng)側(cè)三相交流電流 、 、 經(jīng) Clark 變換、Park 變換后得到二相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的無功電流分量 和有功電流分量 ； 3. 按照系統(tǒng)給定值進(jìn)行閉環(huán)運(yùn)算，包括 PI調(diào)節(jié)； 4. 電流和電壓雙閉環(huán)的運(yùn)算結(jié)果經(jīng) Park 反變換，得到了 SVPWM 算法所需要的入口參數(shù)，即 α 、 β 。A/D 采樣子程序的流程圖如下 圖 44 所示。 A/D 模塊要同時輸入三相交流電壓 、 、 ，三相交流電流 、 、 和直流側(cè)的輸出電壓 ，并進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換。下圖 43 為系統(tǒng)主程序的流程圖。 √ (47) √ (48) √ (49) 電壓矢量的作用時間按照扇區(qū)號來分配，如下表 42所示。 則有 （ 47） 令 與 的夾角為θ，由正弦定理可得 | | | | | | （ ） （ 48） 又因為 | | | | ,則聯(lián)立式（ 47）、（ 48）可得 { ( ) ( ) （ 49） 式中 m為 SVPWM 調(diào)制系數(shù)，并且 √ | | （ 410） 在其他的各個扇區(qū)都均有此類似的關(guān)系。 (44) (45) (46) 式中： 為開關(guān)周期； 為直流側(cè)的電壓矢量。 表 41 各扇區(qū)空間矢量及其開關(guān)時間表 時間 扇區(qū) 零矢量 矢量 1 矢量 2 零矢量 Ⅰ 000 100 110 111 Ⅱ 000 010 110 111 Ⅲ 000 010 011 111 Ⅳ 000 001 011 111 Ⅴ 000 001 101 111 Ⅵ 000 100 101 111 根據(jù)參考電壓，可以直接計算空間矢量在各個扇區(qū)的工作時間。 開關(guān)矢量及作用時間的確定 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開關(guān)，電壓空間矢量需要采用七段空間矢量合成方式 ,即每個矢量均以（ 000）開始和結(jié)束，中間零矢量為（ 111），非零矢量保證每次只切換一個開關(guān)，如下表所示。 { (√ ) ( √ ) (43) 若： 0，則 A=1，否則 A=0， 0，則 B=1，否則 B=0， 0，則 C=1，否則 C=0。 電壓空間矢量的簡化算法 為了避免傳統(tǒng)算法中的反正切計算，可以采用一種電壓空間矢量的簡化算法，可直接采用參考電壓來判斷扇區(qū)和作用時間。空間矢量 PWM 控制就是通過分配電壓空間矢量（尤其是零矢量）的作用時間，最終形成等幅的不等寬的 PWM 脈沖波，實現(xiàn)追蹤磁通的圓形軌跡。 8種開關(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 個非零矢量 ~ 和兩個零矢量 、 。 K=a， b， c。bVD圖 4 1 PWM 整流電路結(jié)構(gòu) =1 時， 上橋臂 IGBT 導(dǎo)通； 下橋臂 IGBT 截止。aVD39。cV39。 設(shè)電網(wǎng)電壓三相對稱 { ( ) ( ) (41) 設(shè)合成的電壓矢量為 ( ) (42) 開關(guān)函數(shù) 定義為 CaUcUbU1L3L2LaVcVbV39。 電壓空間矢量控制的基本原理 電壓型三相 PWM 整流器如圖 41 所示。其最早是由日本的學(xué)者在 20 世紀(jì) 80 年代初針對交流電動機(jī)的變頻驅(qū)動而提出來的，現(xiàn)在已經(jīng)成為了電壓型 PWM 整流器（ VSR）控制研究的熱點(diǎn)。此系統(tǒng)的開環(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，此時的動態(tài)跟隨性能較好。 圖 37中 （ ） 為電流內(nèi)環(huán)傳遞函數(shù)， K為時變環(huán)節(jié) ，這里考慮以該環(huán)節(jié)的最大比例增益進(jìn)行取代，就是其最大近似值取 ，因為最大增益對整個電壓環(huán)的穩(wěn)定性影響最大，因此這種近似的處理是合理的。其三相電網(wǎng)基波電動勢為： { ( ) ( ) ( ) (350) 為了簡化控制系統(tǒng)的設(shè)計， 當(dāng)開關(guān)的頻率遠(yuǎn)高于電網(wǎng)電壓的頻率時，可以忽略 PWM 基波分量，就是只考慮開關(guān)函數(shù) （ k=a， b， c）的低頻分量，則 { ( ) ( ) ( ) (351) 式中： θ —— 開關(guān)頻率基波初始相位角； m—— PWM調(diào)制比 (m1)。 電壓外環(huán)的設(shè)計 電壓外環(huán)控制的目的是為了未定整流器直流側(cè)的電壓 ，本設(shè)計是基于低頻模型的電壓環(huán)。 考慮電流內(nèi)環(huán)需要獲得較快的電流跟隨性時，按典型Ⅰ型系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計電流調(diào)節(jié)器，按圖 36得出的電流內(nèi)環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)為 ( ) ( ) ( )( ) (344) 按照典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計原則只需零極點(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，有 (347) 綜上所述可得出 電流環(huán)設(shè)計的參數(shù)為 { (348) 由圖 36，代入式（ 348）可得出電流環(huán)簡化閉環(huán)傳遞函數(shù) ( ) (349) 實際上，在設(shè)計中，無功電流控制環(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。 +++PI+pq