【正文】 網(wǎng)側(cè)電流特性，需選擇一種優(yōu)秀的電流控制策略。間接電流控制實(shí)質(zhì)上就是幅值相位電流控制，由于這種控制策略存在一些明顯的缺點(diǎn)，已經(jīng)越來越無法滿足人們對控制性能的要求，故其逐步被另一類性能更加優(yōu)越的直接電流控制策略取代。PWM整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)經(jīng)過多年的探索和不間斷的研究，其結(jié)構(gòu)從簡單到復(fù)雜，從單相到多相，取得了長足的進(jìn)展。對于中功率場合，三相乃至多相組合拓?fù)潆娐窇?yīng)用占據(jù)絕大多數(shù)時刻。高壓大容量場合適于多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而單處于大電流應(yīng)用環(huán)境是，變流器組合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就成了不二之選。而電流型PWM整流器因發(fā)展較少，有待進(jìn)一步研究。而如何保持直流側(cè)輸出電壓的穩(wěn)定，不受擾動的影響；如何使交流側(cè)電流適應(yīng)不同的應(yīng)用場合，實(shí)現(xiàn)對功率因數(shù)和快速性的要求，這就成為PWM控制技術(shù)必須要解決的兩個難題。其實(shí)對輸入電流的有效控制實(shí)質(zhì)上是對變換器能量流動的有效控制，也就控制了輸出電壓。間接電流控制是一種通過控制整流器的交流側(cè)電壓基波相位和幅值，進(jìn)而間接控制其網(wǎng)側(cè)電流的方法，故其也稱幅相控制；直接電流控制通過運(yùn)算求出交流電流指令值，再引入交流電流反饋，通過對交流電流的直接控制而使其跟蹤指令電流值。這也是目前應(yīng)用最廣泛，最為實(shí)用化的控制方式。電壓外環(huán)達(dá)到穩(wěn)定直流側(cè)輸出電壓的目的，其PI環(huán)節(jié)的輸出作為電流有功分量的參考值。(2) 以整流器的小信號線性化狀態(tài)空間模型作為基礎(chǔ)，電壓、電流統(tǒng)一進(jìn)行控制，為整個系統(tǒng)配置閉環(huán)極點(diǎn)或設(shè)計最優(yōu)二次型調(diào)節(jié)器。工作時，檢測負(fù)載電流或等效負(fù)載電阻來確定當(dāng)前的工作點(diǎn)，然后查表讀取相應(yīng)的反饋矩陣。(3) 非線性控制方法?；贚yapunov法的PWM整流器控制具有良好的控制效果，更重要的是它能使整流系統(tǒng)絕對穩(wěn)定。這類系統(tǒng)可以通過非線性狀態(tài)反饋在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)線性化的同時實(shí)現(xiàn)解耦。本文的主要研究對象為三相電壓型PWM整流器。兩者相比各有優(yōu)劣，視應(yīng)用情景不同而自行選擇。SVPWM的主要是通過控制變流器電壓空間矢量切換來獲得準(zhǔn)圓形的旋轉(zhuǎn)矢量場，進(jìn)而模擬三相電壓，從而在較低的開關(guān)頻率 (l~3kHz)下，使交流電動機(jī)性能更加優(yōu)越。本文對所做的工作主要在于系統(tǒng)建模、仿真、調(diào)制技術(shù)選擇，主要可以概括如下：1. 在查閱了大量國內(nèi)和國外文獻(xiàn)和材料的基礎(chǔ)上，對PWM整流器研究現(xiàn)狀有了較為系統(tǒng)的認(rèn)知。3. 介紹三相電壓型PWM整流器各種電流控制方法，重點(diǎn)研究三相電壓型PWM整流器的直接電流控制方法和SVPWM調(diào)制算法，對三相電壓型PWM整流器的主電路電容電感參數(shù)進(jìn)行理論設(shè)計。2 三相PWM整流器原理、控制策略與調(diào)制技術(shù) PWM整流器的基本原理PWM整流器是一個交、直流側(cè)均可控的四象限運(yùn)行的變流裝置，由此可分析其原理[7]： PWM整流器模型電路其中Us為交流電動勢，Ls、Rs分別為網(wǎng)側(cè)電感和其等效電阻，Ur為功率開關(guān)管橋路交流側(cè)電動勢；Udc為直流側(cè)電壓，RL、eL分別為負(fù)載電阻和負(fù)載電動勢。當(dāng)不計功率開關(guān)管橋路損耗時，可得交、直流側(cè)功率平衡關(guān)系式： Ur*is=Udc*idc ()式中 Ur、is —交流側(cè)電壓和電流；Udc、idc —直流側(cè)電壓和電流。接下來我們將重點(diǎn)從交流側(cè)入手，分析PWM整流器的控制原理和各個運(yùn)行狀態(tài)。若整流器的調(diào)制電壓Uc為50Hz的正弦波，則橋路電壓Ur的基波電壓也為50Hz正弦波，其幅值大小由調(diào)制電壓Uc的幅值決定。因此，PWM整流器的交流側(cè)可以看成是一個幅值和相位均可調(diào)的交流電源。實(shí)線表示Ur的基波電壓，虛線表示電網(wǎng)電壓Us。：1. ，電網(wǎng)電壓Us超前交流側(cè)電流is有90176。2. ，電網(wǎng)電壓Us與交流側(cè)電流is同相位，則PWM整流器輸入端呈現(xiàn)正電阻特性，功率因數(shù)為1。相角，則PWM整流器輸入端呈現(xiàn)純電容特性，只從電網(wǎng)吸收容性無功功率，而不吸收有功功率。相角，則PWM整流器輸入端呈現(xiàn)負(fù)電阻特性，功率因數(shù)為1。UAB中不含有低次諧波成分，只含有與目標(biāo)信號頻率相同且幅值成比例的基波分量以及與三角載波有關(guān)的高頻諧波。如果對UAB中基波分量的幅值和相位進(jìn)行控制，就可以使交流側(cè)電流波形正弦化且網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近177。以單位功率因數(shù)整流狀態(tài)為例，假設(shè) ()在理想情況下，假設(shè)整流器無損耗，根據(jù)功率平衡原理，整流器的瞬時輸入功率Pin(t)等于瞬時輸出功率Pout(t)，即： Pin(t)=us(t)*is(t)=UmIm(1+cos2t) =Pout(t)=udc(t)*idc(t) ()由此看出，PWM整流器的瞬時輸入功率Pin(t)是變化的，且以2倍于電網(wǎng)頻率脈動。 三相半橋PWM整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 三相半橋電壓型PWM整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) PWM整流器輸入側(cè)等效電路和向量圖。當(dāng)輸入電網(wǎng)電壓和整流器三相控制電壓對稱時，電網(wǎng)中點(diǎn)N和電容中點(diǎn)G具有相等的電位，三相電路互相獨(dú)立。忽略整流橋的滯后時間，整流器輸入電壓和控制電壓的關(guān)系為： urk=udcuck (k=a，b，c ) ()式中udc為整流器輸出直流電壓。聯(lián)立式()與式()即可求得輸出直流電流為： idc=mImcos() ()由上式可知，三相PWM整流器與單相PWM整流器的不同點(diǎn)為：當(dāng)三相輸入電壓和電流對稱時，直流側(cè)電壓恒定，濾波電容無低頻電流通過。因此，單相PWM整流器的輸出濾波電容需慮除高頻紋波和低頻紋波，而三相PWM整流器的輸出濾波電容僅需考慮慮除高次諧波，從而容量可以做得比單相的小。為了便于分析三相電壓型PWM整流器的數(shù)學(xué)模型，通常假定電網(wǎng)電動勢為理想三相對稱電壓，網(wǎng)側(cè)電感為線性且不飽和。 ABC靜止坐標(biāo)系下的低頻數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用基爾霍夫電壓定律，可得其交流側(cè)電壓方程： Ls+Rsia=usaura () Ls+Rsib=usburb () Ls+Rsic=uscurc ()，可得整流器的直流側(cè)電流方程為： idc=C+ ()將式()代入式()中，得： C+=mImcos() ()在式()中，令=0，可得PWM整流器穩(wěn)態(tài)時的輸出電壓表達(dá)式： udc=mRLImcos() ()將式()代入式()，整理后便可得到PWM整流器交流側(cè)的低頻狀態(tài)方程： =+()從式()可以看出，無論采用何種控制策略，PWM整流器控制的實(shí)質(zhì)就是通過調(diào)節(jié)控制電壓uca，ucb，ucc來實(shí)現(xiàn)對交流輸入電流的控制。在這里，三個靜止對稱(a，b，c)軸表示為靜止的三相ABC坐標(biāo)系，矢量則選定為Park矢量。由于電壓或者電流都可作為三相物理量，則可以得到以下一些變量的空間矢量：網(wǎng)側(cè)電壓空間矢量表示為： =(usa+usb e+usc e) ()將式()代入上式可得： =Um e ()輸入電流空間矢量表示為： =(ia+ib e+ic e) =Ime () 輸入電壓空間矢量表示為： =(ura+urb e+urc e)=Um e ()式()的交流側(cè)低頻模型方程也可以表示成為空間矢量的形式，其矢量方程如下： Ls+Rs= ()畫出方程()的空間矢量圖，： PWM整流器交流側(cè)矢量方程的空間矢量圖在上圖中，各空間矢量都以工頻的角速度作逆時針旋轉(zhuǎn)并保持相對位置不變。 兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的低頻數(shù)學(xué)模型以上是基于三相靜止坐標(biāo)系對三相電壓型PWM整流器進(jìn)行分析的。因此我們可以通過坐標(biāo)變換，將三相靜止坐標(biāo)系變換到兩相坐標(biāo)系?？紤]等量變換原則，3/2坐標(biāo)變換矩陣為： ==C3s/2s ()其逆變換矩陣為： == C2s/3s ()下面推導(dǎo)PWM整流器在dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。PWM整流器系統(tǒng)控制的關(guān)鍵就在于對交流電流的幅相控制。其中間接電流控制的優(yōu)點(diǎn)是：控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，一般無需電流反饋控制，但缺點(diǎn)是：電流的動態(tài)響應(yīng)較慢，交流側(cè)電流中包含直流分量，且對系統(tǒng)參數(shù)波動較敏感，因而一般應(yīng)用于對三相動態(tài)響應(yīng)要求不高的場合。 間接電流控制間接電流控制又稱相位幅值控制，其實(shí)質(zhì)是通過PWM調(diào)制，在三相VSR橋路交流側(cè)產(chǎn)生幅值和相位都能夠控制的正弦電壓。由于這種三相VSR電流控制方式是通過控制交流側(cè)電壓進(jìn)而達(dá)到控制三相VSR交流側(cè)電流的目