基于前馈解耦的三相PWM整流器研制.pdf

第40卷第2期电力电子技术Vol.40，No.2
2006年4月PowerElectronicsApril，2006
基于前馈解耦的三相PWM整流器研制
沈传文，刘玮，路强，张晶晶
（西安交通大学，陕西西安710049）

摘要：从PWM整流器的矢量控制原理出发，首先建立了整流器输入电流控制所需的d，q模型，提出了d，q
轴电流的状态解耦控制策略，并详细介绍了基于IPM的主电路设计和基于TMS320LF2407A的控制电路设计。样
机实验结果表明，该整流器能获得单位功率因数的正弦输入电流、稳定的直流输出电压和快速的动态响应，满足
了设计要求。
关键词：脉宽调制；整流器；功率因数/智能功率模块
中图分类号：TM461文献标识码：A文章编号：1000-100X（2006）02-0028-02

ResearchonPWMConverterbasedonDecouplingControlStrategy
SHENChuan-Wen，LIUWei，LUQiang，ZHANGJing-jing
（Xi′anJiaotongUniversity，Xi′an710049，China）
Abstract：ThispaperstartswiththevectorcontroltheoryofPWMconverter.Firstd，qmodelisestablishedwhichis
neededforthecurrentcontrolofPWMconverter.Ad，qcurrentdecouplingcontrolstrategyisproposed.Themaincircuit
basedonIPMandthedigitalcontrolcircuitbasedonTMS320LF2407Aaedetailedintroduced.Theexperimentalresults
presentthatthePWMconvertercanrunwithsineinputcurrentwithunitpowerfactor，steadyDCoutputvoltageandfast
dynamicresponse.Thecharacteristicsmeetthedesigndemands.
Keywords：PWM；rectifier；PF/IPM

di
1引言!e=La+Ri+u
adtaa
从电力电子技术的发展来看，整流器是较早#
di
#e=Lb+Ri+u
采用的一种AC/DC变换装置。PWM整流器对传#bdtbb
（1）
"di
统的相控及二极管整流器进行了全面改进，其关e=Lc+Ri+u
#cdtcc
键性的改进在于用全控型功率开关管取代了半控#
dUU
#Cdc=si+si+si-dc
型功率开关管或二极管，以PWM斩控整流取代aabbcc
$dtRL
了相控整流或不控整流。因此，PWM整流器具有在两相旋转坐标系中，三相PWM整流器的d，q
网侧电流为正弦波、网侧功率因数控制（如单位功
edLp+R-ωLidud
模型可描述为[1，2]：=+（2）
率因数控制）、能量双向传输、快速动态控制响应%&%ωLLp+R&%&%&
eqiquq
等优良性能。
3（ui+ui）=UI（3）
2三相PWM整流器的控制原理2ddqqdcdc
由式2可见，三相PWM整流器的d，q轴变量
图1示出三相电压型PWM整流器拓扑结构。
相互耦合，给控制系统的设计造成一定困难。为此，
采用前馈解耦控制，当电流调节器采用PI调节时，

ud，uq的控制方程为：
K
!u*=-（K+I）（i*-i）-ωLi+e
#qPsqqdq
"（4）
*KI*
#ud=-（KP+）（id-id）-ωLiq+ed
图1三相电压型PWM整流器的拓扑结构$s
将式（4）代入式（2）并化简得到：
三相PWM整流器在三相静止坐标系下的数学
KI
模型为：)-R-KP+/L0,
id%’(&id
p=*s--
%i&*KI-%i&
定稿日期：2005-05-16q*0-R-KP+/L-q
+%’s(&.
作者简介：沈传文（1967-），男，副教授，研究方向为交流Ki*
1K+Id（5）
’P(%*&
传动和电力电子。Lsiq
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基于前馈解耦的三相PWM整流器研制

显然，式（5）表
明，这种基于前馈控
制的算法使三相
PWM整流器的电流
内环实现了解耦控图4电网电压相位同步电路

制，id和iq的控制互4系统软件设计
图2三相VSR电流内不影响。图2示出其图5示出三相PWM整流器的控制结构框图。
环解耦控制结构控制结构。其DSP实现的结构见图3。整个系统的软件采用模
3系统硬件设计块化设计，通过调用子程序和接受、处理各种中断来
3.1主电路设计完成PWM整流器的控制。
主电路设计