基于空间矢量调制的直接功率控制pwm整流器研究
时建欣，焦振宏，董金宝，李林杰
（西北工业大学，陕西西安710072）
摘要：分析了pwivj整流器基于空间矢量调制的直接功率控制(dpc-svm)的原理，对三相控制系统的各个部分进行了详细的阐述。该控制结构为直流输出电压外环，功率控制内环。利用iviatlab/simulink软件建立系统模型进行仿真研究，得到各个电气骨的实时波形。仿真结果表明，该方法控制效果优异，电流畸变小，具有良好的动静态性能，系统能够很好地实现有功功率和无功功率的控制，同时确保输入侧功率因数为1，方案切实可行。
关键词ipwm整流器：空间矢量调制：直接功率控制；仿真
中图分类号：tm34 文献标识码：a 文章编号：1004-7018(2010)07-0060-03
0引言
pwm整流器因其交流侧功率因数高、输入电流偕波小、挂网为无污染绿色负载，是谐波抑制与无功补偿方向的一个研究热点。针对pwm整流器的控制策略，基于开关表的直接功率控制。虽然具有控制系统算法简单、动态响应快的优点，但是这种类似于电机控制领域的直接转矩控制，存在开关频率不固定的缺点，不利于滤波器的设计，而且直接功率功制（以下简称dpc）控制要达到比较好的控制效果，需要较高的采样频率，这对控制器和a/d转换器提出了更高的要求。
参考文献[9]提出，无论是电压矢量定向直接电流控制voc，还是直接功率控制dpc，在线电压畸变的情况下都不能获得良好的正弦线电流控制效果。只有基于虚拟磁链的直接功率控制，可以取得低谐波和线电流正弦化的控制效果，但同时指出，变化的开关频率增加了输入lc滤波器的设计；违背极性一致的控制率；滞环比较器需要较高的采样频率：需要快速的处理器和a/d转换器。
基于以上原因，本文采用svm调制模块取代开关表，介绍了基于虚拟磁链估计器取代电压传感器，利用空间矢量调制、开关频率固定的直接功率控制( dpc-svm)。
1基于空间矢量调制的dpc原理
常规的dpc控制在一段时间内只能从六种电压矢量中选择电压矢量。当有功功率p需要调整时，总是选择电压矢量所在区间相邻的电压矢量，这样会导致电压矢量在q轴i一的投影很小，使无功功率在这个电压矢量区域失控，电流波形存在一定的畸变。解决这个问题的办法是：利用空间电压矢量可以产生任何方向电压矢量的原理，基于当前的网侧电压矢量的相位，计算产生一个至少和它相差一定角度的空间电压矢量，保证这个电压矢量在q轴上一定大小的投影，这样既可以达到控制无功功率的目的，又能满足控制有功功率的要求。这种控制策略就是空间矢量调制的直接功率控制( dpc svm)，又称定频直接功率控制。基于虚拟磁链的dpc-svm控制原理框图如图1所示。
由图1可以看出，将虚拟磁链vf应用于dpc控制，不需要测量电压信号，只需测量两相电流信号，从而减少了传感器的数量。采用功率内环和电压外环结构控制，利用空间矢量调制svm模块实现开关频率固定。从图中可以看出，将无功功率指令qref，设置为0，以实现单位功率运行；有功功率指令值基于空间矢量调制的直接功率控制pwm整流器研究议糌走前prec由外环pi调节器输出得到；然后分别将它们与vf输出的q和p值比较，将偏差信号送入pi控制器后经过坐标变换得到电压信号uα，和uβ，然后直接送人空间矢量调制模块( svm)处理得到开关信号（空间矢量调制模块svm工作原理不再详述）。
用svm调制模块取代传统dpc控制中的滞环控制器和开关表，不使用非线性控制器，虽然结构有所复杂，但是开关频率同定，采样频率低，弥补了传统dpc控制的各种缺点。
2虚拟磁链估计器设计
通过虚拟磁链估计器来估计有功和无功功率，可以省去网侧交流电压传感器，这样既可以实现功率电路和控制电路的隔离，提高系统可靠性，又使电路结构简单化，降低了成本.
虚拟磁链的概念是由交流电机引出的，将交流侧电源等效为一个虚拟的交流电机。其中，r、l代表了虚拟电机定子的电阻和漏感，而线电压uab、ubc、uca可由虚拟 |
