【正文】 1) 由（ d， q）坐標(biāo)系中瞬時功率理論 (332) (333) 聯(lián)立式（ 331） ~（ 333），可得 (334) 進(jìn)一步簡化，可得 ( ) ( ) (335) +++++++qedsqsdediqidcvLisLR ?1sLR ?1L?L?23sC1圖 3 3 三相 V SR 開關(guān)函數(shù)模型結(jié)構(gòu) 以上分析忽略了交流側(cè)電感及橋路損耗，如果需要考慮損耗時，可以適當(dāng)?shù)臏p小直流側(cè)負(fù)載的電阻 進(jìn)行等效。 三相 VSR控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 三相 VSR 的控制方法很多，控制的實(shí)質(zhì)就是對交流側(cè)的電流和直流側(cè)的電壓的控制。這種控制方法的優(yōu)點(diǎn)是可以省去 電路中的電流傳感器，不過卻是以犧牲控制性能為代價，只能適合于控制性能要求不高且動態(tài)響應(yīng)低的應(yīng)用場合。 電流控制的目的是使交流側(cè)電流跟蹤電流給定，由給定信號與實(shí)際的電流之間的差值產(chǎn)生橋臂的開關(guān)動作信號，以減少該差值。 由此可見，以電壓反饋?zhàn)鳛橥猸h(huán)加上以電流反饋?zhàn)鳛閮?nèi)環(huán)的雙閉環(huán) 串級控制結(jié)構(gòu)最合適。 系統(tǒng)中采用了直流電壓外環(huán)和輸入電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制方式。采用的反饋信號有輸入線電壓 、 ，輸入相電流 、 ，網(wǎng)側(cè)頻率 f 和直流母線電壓 。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 SVPWM 調(diào)制算法，就可以生成相應(yīng)的 6路驅(qū)動脈沖控制三相脈沖整流器 IGBT 的通斷。所以電流內(nèi)環(huán)采用 PI調(diào)節(jié)器可以取得無靜差調(diào)節(jié)。 ++ +++ +pqVpdVdiqidcVDipLR ?1L?L?23pC2圖 3 4 PWM 整流器 dq 模型圖pLR ?1qede 圖 34能夠更直觀的看出 PWM 整流器的 dq 模型。工程上對一個耦合系統(tǒng)進(jìn)行控制，多采用解耦控制方式，即實(shí)現(xiàn)某一個輸出量僅受某一個輸入量的控制。 為此，引入 、 的前饋解耦控制，對 、 進(jìn)行前饋補(bǔ)償，并采用 PI 調(diào)節(jié)器作為電流環(huán)控制器，其方程為： ( )( ) (342) ( )( ) (343) 經(jīng)過補(bǔ)償變換后，式（ 342）及（ 343）變成 ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) 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。為了體現(xiàn)電流環(huán)和電壓環(huán)的共同作用，將電壓環(huán)也加于圖上，如下圖 35 所示為電流內(nèi)環(huán)解耦控制結(jié)構(gòu)。 已解耦的 內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)圖如圖 36所示 其中， —— PWM 橋路等效增益； —— 脈寬調(diào)制機(jī)制控制電壓； —— PWM整流橋延時常數(shù)，取開關(guān)周期一半即 。如果要實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)的整流（逆變）時，可以設(shè)置無功電流指令值 。結(jié)構(gòu)如 35圖所示。 對于單位功率因數(shù)正弦波的電流控制，三相 VSR 網(wǎng)側(cè)的電流為 { ( ) ( ) (352) 將式（ 351）和式（ 352）代入式（ 38）中，得到三相 VSR 直流側(cè)的電流 為 (353) 綜上可得，三相 VSR 電壓外環(huán)控制結(jié)構(gòu)如圖 37所示。 電壓外環(huán)的控制主要作用是穩(wěn)定直流電壓，因此設(shè)計(jì)要著重考慮電壓環(huán)的抗擾性能，所以應(yīng)選擇典型Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電壓調(diào)節(jié)器。將 h=5代入式（ 355）和（ 357）中得出最后所需的電壓外環(huán)的設(shè)計(jì)參數(shù)為 { (357) 第四章 三相 PWM 整流器電壓空間矢量控制的研究 空間電壓矢量 PWM 控制策略是依據(jù)變流器的空間電壓矢量來控制變流器的一種全新思路的控制策略。 本章分析了電壓空間矢量控制的原理，以此提出了一種便于數(shù)字實(shí)現(xiàn)的控制算法，采用了輸入電壓空間矢量定向，直接計(jì) 算了空間電壓矢量的位置和作 用的時間，簡化了計(jì)算，并運(yùn)用數(shù)字處理器（ DSP）實(shí)現(xiàn)了三相 PWM 整流器空間矢量的全數(shù)字控制，得出了最終的實(shí)驗(yàn)波形。 三相整流電路 是 由 6個 IGBT 構(gòu)成。aV39。bVaVDcVDbVD39。cVD39。 =0 時， 上橋臂 IGBT 截止； 下橋臂 IGBT 導(dǎo)通。 根據(jù)上述定義，總共有 8種工作狀態(tài)：（ 000）、（ 001）、（ 010）、（ 011）、（ 100）、（ 101）、（ 110）、（ 111），即 ~ 。電壓空間矢量的分布位置 如圖 42 所示。 αⅠ)001(1V)100(4V)10 1(5V )11 1(7V)00 0(0V)010(2V)011(3V)110(6VⅡⅢⅣⅤⅥβ?U?UsTV * 12TV23TV圖 4 2 電 壓 空 間 矢 量 分 布θ 以圖 42 所示 矢量所處的位置為例，產(chǎn)生 PWM 輸出的一個簡便方式就是利用扇區(qū) Ⅲ 的相鄰矢量 和 ,使其各自工作部分時間，而使 平均輸出滿足參考矢量的要求。 扇區(qū)的確定 為了計(jì)算電壓合成空間矢量的區(qū)間號 （ sector=1,2?? 6） ，定義一種新的二相到三相的變換，其中 、 是空間矢量 在α，β軸上的坐標(biāo)值。 設(shè) sector=A+2B+4C 當(dāng) sector=3 時，則 位于圖中所示的Ⅰ扇區(qū)， 當(dāng) sector=1 時，則 位于圖中所示的Ⅱ扇區(qū)， 當(dāng) sector=5 時，則 位于圖中所示的Ⅲ扇區(qū)， 當(dāng) sector=4 時，則 位于圖中所示的Ⅳ扇區(qū)， 當(dāng) sector=6 時，則 位于圖中所示的Ⅴ扇區(qū)， 當(dāng) sector=2 時，則 位于圖中所示的Ⅵ扇區(qū)。 因?yàn)楹笕蔚氖噶考白饔脮r間與前三段時間對中間零矢量（ 111）對稱，所以簡化了計(jì)算，表 41 中只列出了前三段的矢量。以圖 42所示位置為例，參考電壓 由其所在的扇區(qū)的兩個相鄰矢量 和 合成 。 、 是 、 矢量在一個開關(guān)周期中的持續(xù)時間。根據(jù)以上的關(guān)系進(jìn)行推導(dǎo)歸納總結(jié)， ， 可以通過下面的計(jì)算形式并結(jié)合合成電壓矢量所在的扇區(qū)進(jìn)行判斷。 表 42 電壓矢量作用時間 扇區(qū) Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Z Z X X Y Y X Y Y Z Z X SVPWM的算法流程圖 系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的主程序主要完成系統(tǒng)運(yùn)行前的初始化與準(zhǔn)備操作，如系統(tǒng)的時鐘設(shè)置，芯片內(nèi)部的一些寄存器的定義與初始化，對集成外設(shè)控制寄存器的設(shè)置，選擇外設(shè)模塊的工作方式等，并在這些工作完成后調(diào)用相應(yīng)的子程序啟動系統(tǒng)。 開始系統(tǒng)初始化啟動 A / D 轉(zhuǎn)換A / D 轉(zhuǎn)換讀出采樣值坐標(biāo)變換與 PI 調(diào)節(jié)SV PW M 算法輸出 SV PW M 脈沖圖 4 3 系統(tǒng)主程序流程圖 A/D 采樣子程序 主程序完成系統(tǒng)的初始化工作之后，會根據(jù)相應(yīng)控制寄存器的設(shè)計(jì)，在通用定時器 1減數(shù)至 0時，會產(chǎn)生下溢事件，并以這個事件作為 A/D 采樣轉(zhuǎn)換的啟動信號。轉(zhuǎn)換結(jié)束之后，產(chǎn)生的 A/D 轉(zhuǎn)換中斷，會在該中斷子程序中，讀取 A/D 模塊的轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器，就是將采樣值讀出，并將采樣值送入到相應(yīng)的處理環(huán)節(jié)，比如 PI調(diào)節(jié)器環(huán)節(jié)、坐標(biāo)變換環(huán)節(jié)等。 PI 調(diào)節(jié)子程序與坐標(biāo)變換 N主程序入口將采樣值送入處理環(huán)節(jié)啟動 T 1 并進(jìn)行減計(jì)數(shù)T 1 下溢中斷啟動A / D 轉(zhuǎn)換事件A / D 轉(zhuǎn)換中斷讀出采樣值A(chǔ) / D 轉(zhuǎn)換結(jié)束圖 4 4 A / D 采樣子程序流程圖Y 在三相 VSR 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)中，采用了 Clark 變換、 Park 反變換和 Park 變換。 坐標(biāo)變換與 PI 調(diào)節(jié)子程序的流程圖如下 圖 45 所示。 坐標(biāo)變換與 PI 調(diào)節(jié)出口輸出 SV PWM 波形取電壓矢量確定作用矢量與旋轉(zhuǎn)方向計(jì)算向量的作用時間送入比較寄存器芯片內(nèi)部 PWM 電路運(yùn)算空間矢量扇區(qū)確定圖 4 6 SV PWM 的算法流程圖 第五章 總結(jié) PWM 整流器具有低諧波污染、恒定直流電壓、高功率因數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，采用 PWM整流器技術(shù)，使得系統(tǒng)具有了網(wǎng)側(cè)電流接近正弦波，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)近似為 1，較快的動態(tài)響應(yīng)，電能雙向傳輸?shù)仍S多優(yōu)點(diǎn)，因此，在電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償、有源濾波、太陽能發(fā)電、交直流傳動系統(tǒng)以及潮流控制等領(lǐng)域中，具有越來越廣闊的應(yīng)用前景。 2. 具體闡述了 PWM 整流器的工作原理。 4. 設(shè)計(jì)了三相 VSR 的控制系統(tǒng)，包括電流內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和電壓外環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn) [1]張崇巍 ， 張興 。機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [2]王兆安，黃俊。機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [3]梁錦澤。廣東工業(yè)大學(xué)， 2021 [4]陳宗輝。陜西科技大學(xué)， 2021 [5]徐洪慶。哈爾濱工程大學(xué)， 2021 [6]周奎。江蘇大學(xué)， 2021 [7]梁京哲，彭智剛，金新民，童亦斌。變頻器世界2021(5):5456 [8]趙葵銀，王輝，吳俊。電力系統(tǒng)通信2021(6):313