三相三线制VIENNA整流器的研究与设计

在科学技术日益发达的现代社会，作为最早的变电装置——整流器越来越广泛地应用在社会生产的各行各业中，但是这些整流装置会造成电网电压的质量降低和电能利用率下降等问题。在提倡节能减排的今天，治理电网污染的课题得到了人们广泛的研究。基于PWM控制的整流器具有输入电流正弦化、电流谐波含量小和处于单位功率因数状态运行等特点，因此它作为电力电子装置的功率因数校正单元得到了广泛的应用。三相三线制VIENNA整流器是三电平整流装置，相比传统的三相半桥两电平整流器，它具有全控开关数量少、无需考虑死区时间和应用场合更广等特点。 三相三线制VIENNA整流器是一个强耦合、非线性系统。因为三电平整流器的电位状态组合比两电平整流器更多，所以基于SVPWM的控制系统更复杂。论文主要是对一种数字控制的三相三线制VIENNA整流器的研究和工程设计，主要工作如下： 第一，论文首先介绍了三相整流器和三电平整流器的研究进程，分别在单相和三相电路拓扑下分析了VIENNA整流器的工作原理，提出了等效三逻辑值单开关概念。在对工作原理和坐标变换矩阵分析基础上，分别建立了三相静止坐标系和两相同步旋转坐标系下三相VIENNA整流器的数学模型，得到了数学模型的矩阵方程组。 第二，根据建模所得矩阵方程组，设计了三相三线制VIENNA整流器的控制系统，电压外环和电流内环采用双环PI控制策略；其中电流内环用到前馈解耦策略。按典型系统设计整定双环PI参数，给出PI参数的参考公式。 第三，介绍了三相三线制VIENNA整流器的空间矢量调制方式，分析了三种方式下整流的空间矢量调制原理;提出了一种基于空间矢量调制方式的中点电位平衡控制策略；给定实验参数，计算选择硬件系统元件参数和，计控制电路，分析了软件系统的各流程图。 最后，在MATLAB平台上仿真系统，搭建实验装置，给出实验结果。