三相电压型PWM变换器

第 2 章 三相电压型 PW M 变换器 本章首先简要概述了三相电压型 PWM 变换器的原理，分析了 PWM 变换器具备四象限运行能力的原因，并介绍了电压型 PWM 变换器几种常见的拓扑结构。然后给出了电压型 PWM 变换器分别在三相静止 ABC 坐标系、两相静止 坐标系和两相旋转qd 坐标系下的数学模型。 2.1 PWM 变换器的基本原理 整流器的发展经历了二极管不控整流、晶闸管相控整流器到可关断功率开关管的 PWM 整流器。二极管不控与晶闸管相控整流器均会在网侧电流中产生谐波，且功率因数不高，其中，二极管不控整流的直流侧母线电压不可控。PWM整流器以其优良的性能成为发展的趋势。PWM 整流器不但实现网侧电流正弦化，单位功率因数控制，电能的双向传输以及快速的动态控制响应。 PWM 整流器不仅实现了传统的 AC-DC 整流功能，还由于其具备四象限运行能力，使得其可工作在逆变状态，实现电能从直流侧向电网侧传输。由于 PWM 整流器网侧呈现受控电流源特性，因此其网侧功率因数可控。当控制其网侧电流网测电压同相时，PWM 整流器运行于单位功率因数整流状态；当控制器网侧电流与网侧电压反相时，PWM 整流器运行于单位功率因数逆变状态。双 PWM交-直-交变频器正是采用了 PWM 整流和 PWM 逆变的两种特性。当电机运行于亚 同步 速发电时，能量 从电网通 过 变频器流入 电机，网侧变换器处 于整流状态而电机侧变换器处 于逆变状态；当电机运行于超 同步 速时，能量 从电机通 过 变频器回 馈 到电网，此时网侧变换器处 于逆变状态而 电机侧变换器处 于整流状态。两变换器的工作状态的转换完 全 由功率流向决 定 、自 动完 成。 PWM 变换器电路可看作由交流回路、功率开关管桥路以及直流回路组成，如图 2.1。其中，交流回路由电网电动势 e 和交流侧电感 L 组成；功率开关管桥路依据电压型或电流型 PWM 变换器有所不同；直流回路由负载电阻 RL 和负载电动势 eL 组成。当不考虑功率开关管的桥路损耗时，交流侧输入或回馈的功率和直流侧消耗或产生的功率相平衡，有： i• v=idc• vdc (2.1) 其中：v、i 为交流侧电压、电流；vdc、idc 为直流侧电压、电流； 由式 2.1 可知，通过控制交流侧的电压、电流可实现对直流侧的控制；反过来，通过直流侧的控制可实现交流侧的控制。 图 2.1 PWM 变换器模型电路 2.1.1 PWM 变换器的四象限运行 为便于理解 PWM 变换器的四...