文档介绍：哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
传统的不控整流器和相控整流器由于功率因数低、谐波大等缺点,对电
力系统造成了污染,引起了学界的重视。PWM 整流器克服了传统不控整流
器和相控整流器的缺点,具有功率因数可控,可实现单位功率因数,交流网
侧电流波形正弦化,电能双向流动(整流/逆变),可四象限运行,稳定的直
流负载侧电压,系统具有较快的动态响应,直接电流控制易于控制系统设计,
等等优点。因此,在有着较高技术要求的高性能电力电子应用场合和装置中
受到了学界的青睐,并有了越来越广泛的应用。本文针对 PWM 整流系统做
了相关问题的研究。
基于三相电压型 PWM 整流器的稳态交流矢量图,分析了 PWM 整流器
的原理。在确定了系统的拓扑结构为三相桥结构后,对整流器的开关模式进
行了分析,确定了 8 种开关模式,并对电路中的变量进行了分析。研究了电
压型 PWM 整流器的直接电流控制技术。研究了三相电压型 PWM 整流器在
三相静止坐标系和 d-q 坐标系下的数学模型,以及 d-q 坐标系下的数学模型
的改进。研究了三相电压型 PWM 整流器的直接电流控制,以及固定开关频
率下的算法表达式。
研究了矢量控制的原理和算法,根据算法建立仿真模型。对于系统中的
交流侧电感和直流侧电容,分析了参数设计的原则,并选取不同的参数值进
行了仿真比较。闭环控制是实现控制目标的基础,采用双闭环解耦控制。整
流器采用电压、电流双闭环控制,依靠稳定母线电压实现了整流器电网侧与
直流侧能量传递的平衡。针对整流器采用矢量控制时如何快速获得电网电动
势相角的问题,采用锁相环方案。针对系统可能受到的负载波动和电网波动,
采用了前馈控制以提高系统的抗扰动能力。
在 Simulink 中建立了 PWM 整流系统的仿真模型,获得了系统网侧和负
载稳态以及网侧扰动和负载侧扰动情况下的仿真波形。
为了对上述提出的三相电压型 PWM 整流系统的拓扑结构及控制策略的
有效性进行实验验证,设计并构建了一套完整的三相电压型 PWM 整流系统
实验平台,获得了系统网侧和负载稳态以及网侧扰动和负载侧扰动情况下的
系统响应,对结果进行了分析。

关键词:PWM 整流器;空间矢量脉宽调制;双闭环;前馈控制
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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
Traditional uncontrollable or phase-controlled rectifiers have wasted the
Power System because of the drawbacks of low power factor, high harmonic and
so on. That has drawn the attention of academia. However, PWM rectifiers
e these ings and can achieve adjustable power factor, unity
power factor, sinusoidal input currents, bi-direction power flowing, direct
current control convenient for the design of the control system, fast dynamics
response and steady DC voltage. So they have been adored by academia used
widely in high-performance power electronic cases and devices. In this paper,
some relating issues on PWM rectifier system are researched on.
Based on the steady-state ac vectors of three-phase VSR PWM rectifier,
theory of PWM rectifier is analyzed. After the topology structure of the system is
set to three-phase half-bridge, the switch mode is analyzed. Eight modes are
determined and the variables of the circuit are analyzed. The mathematical