【正文】 toolbox offered by MATLAB to finish the simulation experiment under Simulink environment and to verify systematic exactness and feasibility by analysing the simulation results. Keywords： Threephase Voltage Source PWM Rectifiers。 關(guān)鍵詞： 三相電壓型 PWM 整流器；直接電流控制；雙閉環(huán)控制；電壓空間矢量 PWM；Matlab 仿真 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 ABSTRACT With the rapid development of modern society,the power in modern industry plays an increasingly important role,but in the national production and life are closely related with the power electronic converter devices,such as the frequency converters,highfrequency switching power supplies,power inverters and other various converters the use of the device will give our power grid to bring a lot of unfavorable factors,such as a large amount of reactive power and harmonic,low power factor,or even cause severe electromagic pollution,resulting in the use of other equipments are not normal in same the development of power electronic and PWM technology, the rectifier has the characteristics of high power factor,harmonic minor,DC output voltage stability and has operate in the fourquadrant, bees a green power conversion ,the main research subject of this paper is the threephase voltage source PWM rectifier. Firstly,the article introduces the background and significance of the PWM rectifier39。 其次 ，本文對 PWM 整流器的電流控制策略進(jìn)行了深入的研究，分析了間接電流控制和直接電流控制的優(yōu)缺點，確定了采用直接電流控制，并對雙閉環(huán)控制器及 PWM 整流器主回路參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計；引入了電壓空間矢量，闡述了空間電壓矢量控制的控制算法。本言研究的主要對象就是應(yīng)用最為廣泛的三相電壓型 PWM 整流器。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 摘 要 隨著社會的高速發(fā)展，電能在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活中發(fā)揮著起來越重要的作用，然而與之同時與國民生產(chǎn)生活密切相關(guān)的電力電子換流裝置，如變頻器、高頻開關(guān)電源、逆變電源等各種換流裝置在廣泛的運用中給電網(wǎng)帶來了大量的無功功率與嚴(yán)重的諧波污染。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展 ，具有網(wǎng)側(cè)電流接近正弦波、 功率因數(shù) 近似為 直流側(cè)輸出電壓穩(wěn)定、抗負(fù)載擾動能力強并且能夠在四象限運行的 PWM整流器應(yīng)運而生，成功地取代了不可控二極管整流器和相控的晶閘管整流器，并成為電力電 子技術(shù)研究的熱點。 首先， 本文 介紹 了 PWM 整流器研究的背景與意義， 綜述了 PWM 技術(shù) 的 發(fā)展及 現(xiàn)狀，引出了三相電壓型 PWM 整流器，并 分析了 三相電壓型 PWM 整流器的工作原理 ，并在此基礎(chǔ)上建立了其在 ABC三相靜止坐標(biāo)系、 dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系和 ? ? 兩相靜止坐標(biāo)系 三個不同坐標(biāo)系下的 數(shù)學(xué)模型 。 最后，本文在理論分析的基礎(chǔ)上，利用 MTALAB 提供的電力電子工具箱，在 Simuink仿真環(huán)境下建立了三相 VSR 型 PWM 整流器主回路及控制器的模型并進(jìn)行了仿真實驗，通過對仿真結(jié)果的分析， 表明了該 方案能 夠滿足 網(wǎng)側(cè)電流近似正弦和高功率因數(shù)的要求，驗證 了方案的正確性和可行性。s research,overviews PWM technology39。Direct current control。Space Vector PWM。Matlab simulation 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 目錄 1 緒論 .................................................................... 1 PWM 整流器研究的背景與意義 ......................................... 1 PWM 整流器的產(chǎn)生與發(fā)展現(xiàn)狀 ......................................... 2 PWM 整流器的產(chǎn)生 ............................................. 2 電流型 PWM 整流器 ............................................. 2 電壓型 PWM 整流器 ............................................. 3 PWM 整流器的發(fā)展現(xiàn)狀 ......................................... 4 本課題研究的主要內(nèi)容 ............................................... 5 2 三相 VSR原理分析與建模 .................................................. 6 三相 VSR 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ................................................ 6 PWM 基本原理分析 ................................................... 6 三相 VSR 的數(shù)學(xué)模型 ................................................ 9 三相 VSR 在三相靜止坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型 ........................... 9 三相 VSR dq模型的建立 ...................................... 12 3 三相 VSR控制系統(tǒng)設(shè)計 ................................................... 17 VSR 的電流控制 .................................................... 17 間接電流控制 ................................................ 17 直接電流控制 ................................................ 18 三相 VSR 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計 ...................................... 19 電流內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計 ........................................ 20 電壓外環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計 ........................................ 23 三相 PWM 整流器參數(shù)的設(shè)計 .......................................... 23 交流側(cè)電感的設(shè)計 ............................................ 23 直流側(cè)電容的設(shè)計 ............................................ 28 4 三相 VSR的空間矢量控制 ................................................. 30 三相 VSR 空間矢量 PWM 控制的基本原理 ............................... 30 三相 VSR 空間電壓矢量分布 .......................................... 30 SVPWM 整流器的控制算法 ............................................ 32 扇區(qū)的確定 .................................................. 33 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 矢量作用時間的確定 .......................................... 33 開關(guān)矢量的確定 .............................................. 37 5 Matlab 仿真 ............................................................ 40 基于空間電壓矢量的直接電流控制的三相 VSR PWM 整流器的仿真 ......... 40 基于空間電壓矢量 PWM 波生成模塊 simulink 模型建立 ............. 40 PWM 整流器的主回路及控制系統(tǒng) simulink 模型的建立 ............. 42 PWM 整流器仿真波形 ................................................ 45 6 總結(jié)與展望 ............................................................. 48 致謝 ..................................................................... 49 參考文獻(xiàn) ................................................................. 50 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 1 緒論 PWM 整流器研究的背景與意義 隨著現(xiàn)代社會的高速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钪?，很多場合都離不開對電的需求，但是由于近些年來煤炭、石油、天然氣等不可再生能源不斷地被大量過度地開采，有專家預(yù)測在未來的 80 多年以后，人類將再無這些能源可以使用，人類將面臨能源枯竭的尷尬境地，隨之而來將會引起 人們對 電能的恐慌。因為這些變換裝置大量被使用的同時，必定會帶來一些不利因素：在這些大部分變換裝置使用中首先需要整流環(huán)節(jié)將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，而整流環(huán)節(jié)主要是通過功率二極管或者晶閘管組成的整流電路；這種方式在交流側(cè)容易造成電流波形畸變，并向電網(wǎng)注入大量的無功功率和諧波，將會給電網(wǎng)造成嚴(yán)重的電磁污染，以致影 響同網(wǎng)其他設(shè)備的正常使用，同時還存在功率因數(shù)低、直流電壓波動等問題，所以既能有效治理電網(wǎng)污染并提高電能利用率，又能環(huán)保節(jié)能的綠色能源措施越來越受到 眾多 研究組織的關(guān)注和重視。一般來說，要想能夠消除電網(wǎng)諧波且獲得高功率因數(shù)的途徑，主要有兩種：一種是在系統(tǒng)中加入補償器，如靜止無功補償器 (Static Var Compensator)、有源電力濾波器 (Active Power Filter)等達(dá)到補償無功功率和諧波的目的；一種是改進(jìn)整流環(huán)節(jié)的裝置，優(yōu)化電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制算法，使自身實現(xiàn)抑制諧波并可調(diào)節(jié)功率因素的效能。 PWM 整流器采用的是全控開關(guān)器件，電路結(jié)構(gòu)簡單，工作頻率高且 容 易實現(xiàn)，通過控制開關(guān)器件的通斷就可以控制整流器輸入的電流波形，實現(xiàn)電壓電流同相位或反相位，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)近似達(dá)到 1，諧波含量少，直流側(cè)電壓可控，并且這 種結(jié)構(gòu)的整流器能在四象限運行，可以工作在整流或逆變狀態(tài)，是真正意義上的綠色裝置，因此對 PWM 整流器的控制研究意義重大 。它由于能夠根據(jù)不同的用電場合，完成交 — 直、交 — 交、直 — 交、直 — 直的電能形式的變換，滿足生產(chǎn)與生活的需求，在此后的幾十年間得到大規(guī)模的應(yīng)用。到了