PWM整流技术的发展,从早期的半控型器件桥路发展到如今的全控型器件桥路;其拓扑结构从单相、三相电路发展到多相组合及多电平拓扑电路;PWM开关控制由单纯的硬开关调制发展到软开关调制;功率等级从千瓦级发展到兆瓦级,而在主电路类型上有电压型整流器(Voltage Source Rectifier- VSR)和电流源型整流器(Current Source Rectifier-CSR)。PWM整流器具体分类如图1.1所示。
图1.1PWM整流器分类图
电压源型PWM整流器的诸多拓扑结构中,直流侧均采用电容进行储能,使直流侧呈电压源特性,这是其最显著的特征。电流源型PWM整流器直流侧采用电感进行直流储能,使CSR直流侧呈现高阻抗的电流源特性,这是其拓扑结构的最显著特征。
近年来有关PWM整流器的控制技术研究紧紧围绕以下几个方面:
(1) 减小交流侧输入电流谐波畸变率,降低其对电网的负面效应。
(2) 提高功率因数,减小整流的非线性,使之对电网而言相当于纯阻性负载。
(3) 提高系统动态响应能力,减小系统动态响应时间。
(4) 降低开关损耗,提高整个装置的效率。
(5) 减小直流侧纹波系数,缩小直流侧滤波器体积,减轻重量。
(6)提高直流侧电压(电流)利用率,扩大调制波的控制范围。
1.2 三相PWM整流器的研究内容
本文具体内容安排如下:
(1)介绍了PWM整流器的发展和研究现状;
(2)给出了三相PWM整流器的原理和数学模型;
(3)根据两相同步旋转坐标系下各电流分量的物理含义,给出了控制无功电流,以实现单位功率因数调节的控制方法;
(4)运用Matlab/Simulink构建了三相PWM整流器的仿真平台。
2 PWM整流器的数学模型
2.1 PWM整流器的工作原理
图2.1为PWM整流器电路模型,主要由交流回路、功率开关管桥路以及直流回路3部分构成[1]。交流回路有交流的电动势e,电感L,电阻R等;直流回路有负载电阻R及负载电动势eL等;功率开关管桥路可由电压型或电流型桥路组成。