摘 要

在不断加大科技现代社会的发展，作为第1变电站设备规模 - 整流器被越来越广泛地应用于社会生产生活的各个阶层，但它会招致整流器电网电压质量，下降能源损耗下降等等问题。在今天的节能减排，污染节制电网的问题已被广泛研讨的人。基于具有输入正弦波，谐波含量较小的电流特征和操作单位功率因数形态运行等特点，以便给它的电子功率器件的功率因数勘正单位的电流整流器的PWM节制被广泛使用。VIENNA整流器三相三线三电平整流器装备，比拟于之前的两电平三相半桥整流器，它拥有小量的全控开关，不考虑死区时间，更加广泛的应用等特点。

三相三线VIENNA整流器是一种具有强耦合，非线性的体系。 由于三电平整流器的电位高于两级整流器，因此基于SVPWM的节制体系更为复杂。 本文的主要职业是研讨和设计数字节制三相三线制VIENNA整流器。 主要职业如下：

首先先容三相整流和三电平整流器的研讨过程。 阐明了VIENNA整流器的职业原理方式，分别在单相和三相电路拓扑下面，提出了等效三逻辑单开关的概念。 基于职业原理和坐标改变矩阵的阐明，分别建立了三相静态坐标系和两相同步坐标系三相VIENNA整流器的数学模型，获得矩形方程组。

其次，根据矩阵建模体系设计了三相三线制VIENNA整流器的节制体系。 电压外环和电流内环拔取双回路PI节制方略。 当前内循环使用前馈去耦方略。 根据范例的体系设计设备双回路PI参数，给出PI的参数参照公式。

第三，先容了三相三线VIENNA整流器的空间矢量调制方法，阐明了三种形式的空间矢量调制原理。建议了基于空间矢量调制的中立点电位均衡节制方略，参数，硬件体系组件参数和节制电路的计算，软件体系流程图的阐明。

最后，在MATLAB平台仿真体系中，构建实际检验装备，得出实际检验结果。

关键词：三相三线制;vienna;SVPWM; 数字节制; 双环PI节制; 中点后劲均衡

ABSTRACT

In the field of the development of modern science and technology, as the first substation equipment field - rectifier is more and more widely used in all sectors of social production and life, but it will lead to rectifier grid voltage quality, reduce energy consumption and so on. In today's efforts to promote energy conservation, pollution control power grid has been widely studied. Based on the characteristics of the input sine wave, the harmonic content of the smaller current characteristics and the operating unit power factor state of the operation, in order to give its electronic power device power factor correction unit of the current rectifier PWM control is widely used. VIENNA rectifier three-phase three-wire three-level rectifier device, compared to the traditional two-level three-phase half-bridge rectifier, with a small amount of full control switch, regardless of dead time, a wider range of applications and so on.

Three-phase three-wire VIENNA rectifier is a strong coupling, non-linear system. Since the potential of the three-level rectifier is higher than that of the two-stage rectifier, the SVPWM-based control system is more complex. The main work of this paper is to study and design the digital control three-phase three-wire VIENNA rectifier. The main work is as follows:

Firstly, the research process of three-phase rectification and three-level rectifier is introduced. The working principle of VIENNA rectifier is analyzed, and the concept of equivalent three - logic single switch is proposed under the topology of single - phase and three - phase circuit. Based on the analysis of working principle and coordinate transformation matrix, the mathematical model of three - phase static coordinate system and two - phase synchronous coordinate system three - phase VIENNA rectifier is established respectively, and rectangular equations are obtained.

Secondly, according to the matrix modeling system design of the three-phase three-wire VIENNA rectifier control system. Voltage loop and current inner loop using double loop PI control strategy. The current inner loop uses feedforward decoupling strategy. According to the typical system design to set the double loop PI parameters, given the PI parameter reference formula.

Thirdly, the space vector modulation method of three-phase three-wire VIENNA rectifier is introduced, and the space vector modulation principle of three modes is analyzed. The neutral point potential balance control strategy, parameters, hardware system component parameters and control circuit calculation and software system flow chart analysis based on space vector modulation are proposed.

Finally, in the MATLAB platform simulation system, the experimental device is constructed and the experimental results are obtained.

Key words: three-phase three-wire system; vienna; SVPWM; digital control; double-loop PI control; midpoint potential balance

第一章 绪论 5

1.1课题研讨背景和意义 5

1.2谐波和功率因素 7

1.3三相整流器研讨的进展 8

1.3.1三相整流器拓扑结构 9

1.3.2三相整流器数学建模 11

1.3.3三相整流器节制方略 11

第二章 VIENNA整流器的职业原理及数学建模 13

2.1 VIENNA整流器职业原理 13

2.1.1单相VIENNA整流器职业原理 13

2.1.2 三相VIENNA整流器职业原理 15

2.2三相VIENNA整流器数学建模 17

2.3 本章小结 23

第三章 三相整流器VIENNA的节制器设计 24

3.1电流内环节制设计 24

3.1.1电流内环前馈解耦方略 24

3.1.2 电流内环PI节制参数设计 25

3.2 电压外环节制设计 27

3.3 本章小结 29

第四章 仿真与实际检验 30

4.1 仿真模型建立 30

4.2 仿真结果 31

4.3 本章小结 34

结 论 35

参照文献 36

1. 绪论

1.1课题研讨背景和意义

电力是19世纪第二次工业革命的产品。 电力的使用表明了人们进入到了电气时代。为人们日常的生产生活带来了极大的便利，在世界工业化进程中发挥了重要作用。在能源危机和世界可持续发展的背景下，提高电网电压质量和能源采用率更为重要。

随着电子技术的不断发展，已经有电力电子设备，招致电力电子学这门学科，到今天的电力电子技术在社会生产中的各个领域的应用越来越广泛。其中，整流电路是电力技术的最早的可变能量电路之一，它将电能交换成直流电源，有几瓦到几百千瓦的不同级别的电力设备出来。以往的整流电路是无二极管整流电路和晶闸管相控整流电路。整流电路拓扑结构拥有着输入电流谐波大，功率因数低的坏处，并将谐波和无功功率注入电网，“污染”电力体系，下降电网采用。现在，电网“污染”问题越来越受社会关注，在世界各国订定了相应的检测标准，包括国际标准IEC61000系列，华夏1993年颁发了国家标准GB / T14549-1993《电能质量公用电网谐波》，为电网供给各种污染指标的电压等级。

整流电路产生的谐波较低和功率因数低的问题有两种解决方法。 一种被称为无源，即将该装备添加到滤波电路中，以抑制网络侧的谐波并补偿无功功率。 根据滤波电路是否与电网接连用于无源和有源滤波电路; 另一个称为有源，直接对功率电子器件的谐波发生功率因数勘正（Power Factor Correction,简称PFC），该器件不损耗无功或非常少的损耗，不产生或产生小谐波量，还有被动和主动的方式点。比拟之下，有源功率因数勘正技术可以更好地提高功率因数和电网采用率，减轻谐波对电网“污染”的问题。

PFC技术的研讨具有重要意义。 目前，学术研讨热点之一是基于脉宽调制的功率因数勘正（PWM）技术。与以往的无节制和相控整流电路比拟，PWM整流器拔取脉宽调制节制形式，加上一定的电压和电流节制方略，可以实现输入电流谐波含量小，网侧输入电流飞快的跟踪电网输入电压相位使器件在单位电源形态。另外，PWM整流装备出来的直流侧的电压比较静下停止。 通常脉宽调制节制形式的开关频率较高，因此该器件还具有较高的功率密度和较小的体积。

目前，PWM整流技术越来越熟练，从单相拓扑研讨再到三相拓扑结构的研讨，功率电平越来越高，随着整流器规模的应用，研讨人员发现以往的二电平整流器高电压，大功率等性能要求较高的局面无法获得理想的成就。基于二级研讨，已经开导了三电平和多电平PWM整流电路，科学研讨表明，多电平PWM整流器比两级PWM整流器可以实现网络侧的输入电流谐波和器件损失更小，更高效的设备，并且在大容量设备中可以取得更好的成就。因此，多电平PWM整流技术将成为研讨PFC问题的新方向。 1994年，奥地利维也纳大学的JW.Kolar教授建议了一种新鲜的三电平整流器拓扑结构，具有开关器件比较少，直流侧母线电压的一半的电压降，不考虑上下桥臂直管开关管死区设备等优点，引起世界许多大学和机构的研讨人员的关注。

1.2谐波和功率因素