摘要：针对传统变频器采用二极管整流供电的不足，用脉宽调制( pwm)整流器取而代之，构成双pwm调速系统。在pwm整流器和异步电机数学模型的基础上，分别设计了相应的解耦矢量控制系统，进而搭建了双pwm调速系统的simulink仿真模型。仿真结果表明，该系统具有良好的动、静态性能，并且实现了嘲侧单位功率因数及能量的双向流动，从而验证了矢量控制系统设计的有效性。

    关键词：双脉宽调制i矢量控制；单位功率因数

    中圈分类号：tm 301.2文献标识码：a文章编号：1673-6540(2010)04-0049-05

    采用二极管不可控整流的传统通用变频器，在工业领域得到广泛应用，但其也存在网侧电流谐波含量大、功率因数低，能量传输不可逆等不足。由全控器件组成的脉宽调制( pwm)整流电路，通过适当的控制，可以使网侧电流正弦化、实现单位功率因数，直流电压恒定可控，甚至能量双向流动，真正实现绿色电能转换，从而弥补了传统二极管整流的不足。经过几十年的研究和发展，其拓扑及控制技术已日趋成熟，并已经应用于有源滤波器、超导储能及高压直流输电控制等多个方面。

    将pwm整流器作为异步电机矢量控制系统的供电前端，即构成双pwm系统，其结构框图如图1所示。本文首先针对pwm整流器和异步电机同步旋转坐标系下数学模型中存在的耦合，引入了前馈解耦单元，进而分别设计了空间矢量脉宽调制( svpwm)的电压、电流双闭环pwm整流器矢量控制系统和基于转予磁场定向的异步电机矢量控制系统；在此基础上，构建双pwm调速系统的simulink模型，对矢量控制系统的有效性进行仿真验证，并详细分析了系统运行中的几个重要过程。

     三相电压型pwm整流器拓扑结构如图l左半部分所示，l为交流侧滤波电感，电阻r为表征滤波电感工串联等效电阻和功率开关管损耗的总电阻，c为直流侧滤波电容，ea、eb、ec为三相平衡的电网相电压，设为：

    可以得到三相pwm整流器在三相静止坐标系下的数学模型为：

 

    上述数学模型中，ea、eb、ec和ia、ib、ic之间存在耦合，为了更加清晰地了解各个变量之间的关系，利用坐标变换理论，将三相静止坐标系下的数学模型变换到二相同步旋转( d-g)坐标系下，其中d轴与电网三相相电压合成矢量同向，并以角速度m逆时针旋转。二相同步旋转坐标系下的数学模型为：

    根据是否选取瞬态输入交流电流作为反馈控制量，pwm整流器控制分为间接电流控制和直接电流控制两种。后者由于动恋响应快、控制精度高的优点，成为pwm整流器控制策略的主流。另外在直接电流控制中利用矢量控制技术，可以将整流器输入电流分解为有功分量id、无功分量iq，从而可实现对它们的单独控制，提升系统的控制性能。

    而由式(1)可知，d、g轴电流没有完全解耦，为了实现对两轴的独立控制，可采用前馈解耦控制策略。令调制给定电压为：

    将式(2)代人式(1)，可得完全解耦的方程：

   

    式(3)表明，电流内环实现了解耦，id、iq的控制互不影响。三相pwm整流器双闭环矢量控制系统整体结构框图如图2所示，电压外环的作用是维持直流母线电压