基于变频电源的PWM整流器研究

由于传统二极管整流及相控整流结构简单、技术相对成熟,因此成为传统变频电源中通常采用的整流方式。然而,随着绿色能源技术的快速发展,不可控整流引起电流畸变所产生的电磁干扰和谐波污染已经成为日益严重的问题,因此PWM整流技术成为电力电子技术研究的热点和亮点。 PWM整流器克服了不可控整流的缺点,可实现网侧电流接近正弦波,功率因数近似为1并可实现四象限运行,其较快的动态响应,能量双向流动、直流母线电压可调和抗负载扰动能力强等优点,使其应用越来越广泛。 本文详细介绍了三相电压型PWM整流器的工作原理及拓扑结构,分别建立其在三相静止坐标系、两相静止垂直坐标系和两相同步旋转坐标系下的数学模型。并对PWM整流器的电流控制策略进行了深入的分析,探讨了间接电流控制及三种坐标系下的直接电流控制。针对在电压型PWM整流器控制系统中常采用的双闭环控制,即电压外环和电流内环,给出了电流环和电压环的设计方法。 对比分析了空间矢量脉宽调制(SVPWM)和正弦脉宽调制(SPWM)技术。给出了基于固定开关频率的SVPWM的电流控制方法。讨论了变频电源中三相电压型PWM整流器控制系统的硬件电路设计及参数选择。 本文在理论分析的基础上,利用Matlab/Simulink提供的电力电子工具箱,在其仿真环境中建立了三相电压型PWM整流器的仿真模型并进行了仿真实验,通过对仿真结果的分析,验证了本文所采用的控制策略下系统的正确性和可行性,为研究和开发PWM整流器提供了实用价值。