数和直流侧电流的平稳运行。仿真结果证明了该方法的有效性。
关键词: 电压型整流器; 电流型整流器; 空间矢量调制(SVM); 单位功率因数
Study of SPACe Vector Modulation for Three Phase Curren t Rectifier
LI Yuling, LOU Zhenli, ZHANG Zhongchao
(College of EleCTRICal Engineering,Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)
Abstract: Trilogic space vector modulation of 3phase current soucerectifier(CSR) is i mplemented by space vector modulation of the voltage source rectifier in this pa per, the unity power factor of CSR has been carried out,the result is verified b y computer simulation.
Key words: voltage source rectifier; current source rectifier; space vector modulation; pow er factor correction
1前言
相对于SPWM技术，空间矢量调制技术（SVM技术）具有直流电压利用率高、器件的开关损耗低、便于数字实现等优点，在电机传动、电压型变流器，以及多电平变流器中得到了广泛的应用［1~4］。电流型整流器作为电压型整流器的对偶形式，在这方面的研究则相对较少。因此，利用成熟的三相电压型整流器的电压空间矢量调制技术（SV M）实现三相电流型整流器的三逻辑空间矢量调制，通过直流电流和交流电流的双环控制，实现了电流型整流器交流侧的功率因数校正(PFC)和直流侧电流的平稳运行。仿真结果证明了该方法的有效性。
2SVM的基本原理
三相六开关电压型整流器的开关状态有8种不同的组合，构成8个电压空间矢量，分为非零矢 量和零矢量两类。非零矢量包括6个开关状态，记为V1~V6；零矢量由V0表示，包括两个开关状态V7、V8。Vr为调制波合成的空间电压矢量，称为参考 矢量，如图1所示（此处1表示开通，0表示关断）。
通过Park变换将参考矢量Vr和开关矢量在abc静止坐标系下的描述转换到αβ坐标系下的描述，即
式中：xa、xb、xc为矢量在abc静止坐标系下的描述；xα、xβ为矢量在αβ坐标系下的描述。
SVM的实现方法是：在一个采样周期内，参考矢量vr由相邻的两个非零开关矢量Vi、Vi+1和零矢量V0合成，如式(2)所示
式中：T为采样周期；ti、ti+1、t0分别为开关矢量Vi、Vi+1和V0的作用时间。
式中：θ为参考矢量与顺时针方向最近的开关矢量之间的夹角；m为调制系数，如式(4)所示。
式中，E为直流侧电压。
与电压型整流器不同，电流型整流器上、下桥臂在任意时刻都必须有且仅有一个开关管导通。因此在三相桥臂对中总有一相的上下管都不开通，记为Sj=0（j=a，b，c）。上组桥臂导通记为Sj=1；下组桥臂导通记为Sj=－1。将电流型整流器的这种开关函数称为三逻辑信号［4、5］。
电流型PWM整流器的6个开关管总共有9种开关状态，零开关状态对应3种开关模式7、8和9。与电压型整流器类似，电流型整流器的9个开关状态构成的电流空间矢量如图2所示。Ir为调制波合成的空间电流参考矢量。
分析图1和图2可知，电流型整理器的空间矢量超前电压型整流器相应的空间矢量30°（如I1超前V1 30°，依次类推）。因此就相位关系而言，可将电流型整流器的空间矢量看作是电压型整理器空间矢量的线信号。若将三相电压型PWM整流器的每 相桥臂对的开关函数重新定义为+1表示开通，－1表示关断，用符号Xj（j=a、b、c）表示，且将电压型整流器的这种开关函数称为二逻辑信号，则任一时刻此二逻辑SVM信号通过下面变换可以构造出满足电流型整流器要求的三逻辑SVM信号。
按此方法，电压型整流器参考电压位于第一扇区的七段式SVM，经过式（5）可变换为电流型整流器的参考电流位于第二扇区的三逻辑七段式SVM，如图3所示。其他各扇区依此类推。
在三相电流型SVM整流器中，若三相调制波信号为sma、smb 和smc，直流侧电流为Idc，则整流器交流侧电流的基波分量与调制波的关系为［5、6］
式中：下标1表示基波分量；Vc为三角载波幅值。
考察式（6）发现，三逻辑电流型PWM整流器交流侧电流的基波分量与各调制波信号相互耦合，不易控制。为此采用解耦预处理的方法［6］，三逻辑SVPWM发生电路框图如图4所示。
式中，D为解耦预处理变换矩阵。
将式（7）代入式（6），得到三相电流型整流器交流侧电流的基波分量与控制信号的解耦关系式
经过解耦预处理，每相输入控制信号可直接控制该相的交流侧电流，实现了控制信号与交流电流的线性传输。
3控制电路及结果分析
为了实现交流输入端接近单位功率因数和直流侧电流稳定，整个控制电 路由 直流电流控制环、交流电流控制环、三逻辑SVPWM发生器组成，如图5所示。直流电流环中，采样的直流电流与给定值进行比较，产生的误差经过PI调节后，与电压源产生的标准正弦波相乘，作为交流电流环中交流电流的给定值，使交流电流跟踪输入侧交流电压的变化而变化，从而实现交流端电压电流同相位。
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电路的仿真参数如下：eA=220V，L=5mH，R=0.5Ω，C=30μF，Ldc=150mH，Rdc=15Ω，直流电流给定值Idc=10A。仿真波形如图6所示。图6(a)表示直流端电流的变化情况，图6(b)表示交流端A相电压和电流的变化情况。
由图6可以看出，利用二逻辑SVPWM实现的三逻辑SVPWM是完全可行的，仿真结果表明应用三逻辑SPWM调制技术可以很好的实现电流型整流器交流侧的单位功率因数，且直流端电流稳定在给定值10 A左右。
4结语
利用电压型整流器的二逻辑SVPWM实现电流型整流器的三逻辑SVPWM，可保留电压型整流器SVPWM控制的优良的传输性能，控制方法简单，实现容易。
本文关键字：技术 整流器 空间 整流电路技术，电源动力技术 - 整流电路技术
