1. 研究目的与意义（文献综述）

1. 目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1 研究背景

随着电力电子技术的发展，功率半导体开关器件性能不断提高，已从早期广泛使用的半控型功率半导体开关，如普通晶闸管(scr)发展到如今性能各异且类型诸多的全控型功率开关。如双极型晶体管(bjt)、门极关断晶闸管(gto)、绝缘栅双极型晶体管(igbt)、集成门扳换向晶闸管(igct)、功率场效应晶体管(mosfet)以及场控晶闸管(mct)等。而20世纪90年代发展起来的智能型功率模块(ipm)则开创了功率半导体开关器件新的发展方向。功率半导体开关器件技术的进步，促进了电力电子变流装置技术的迅速发展，出现了以脉宽调制(pwm)控制为基础的各类变流装置，如变频器、逆变电源、高频开关电源以及各类特种变流器等，这些变流装置在国民经济各领域中取得了广泛应用。但是，目前这些变流装置很大一部分需要整流环节以获得直流电压，由于常规整流环节广泛采用了二极管不控整流电路或晶闸管相控整流电路．因而对电网注入了大量谐波及无功，造成了严重的电网“污染”。治理这种电网“污染”最根本措施就是要求变流装置实现网侧电流正弦化且运行于单位功率因数。

就pwm可逆整流器而言,传统的桥式电压型拓扑,尽管结构简单,应用颇为广泛,然而其升压式拓扑结构决定了它对直流侧工作电压要求较高,难以满足低直流电压的应用要求。

随着全控型快速半导体自开关器件和智能型高速微控制芯片的发展，使得数字化pwm成为pwm控制技术的发展的趋势。但是传统的spwm法比较适合模拟电路实现，不适应于现代电力电子技术数字化的发展趋势电压空间矢量脉宽调制(spacevector pulse width modulation，简称svpwm)控制技术是一种优化了的pwm控制技术，和传统的pwm法相比，不但具有直流利用率高(比传统的spwm法提高了约15%)，输出谐波少，控制方法简单等优点，而且易于实现数字化。空间矢量pwm（svpwm）控制策略是在变换器空间电压（电流）矢量切换控制变换器的基础上提出新颖思想的控制策略。 针对早期交流电机变频驱动的目的，提出了空间矢量pwm控制策略。主要思路是放弃原始正弦波脉宽调制（spwm），更直接地控制交流电机的旋转磁场，采用逆变器空间矢量切换，获得准静态和瞬态的准圆形旋转磁场，使交流电机获得比spwm控制更好的属性。主要表现为：svpwm提高了电压型逆变器的电压使用率和电机的动态响应特性，同时也降低了电机的转矩脉动。此外，通过简单的矢量模式切换实现单芯片微处理更容易。

2. 研究的基本内容与方案

2．研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1设计的目标

目前，随着全控型快速半导体自开关器件和智能型高速为控制芯片的发展，使得SVPWM成为PWM控制技术发展的趋势。SVPWM可以提高电压型逆变器的电压利用率、提高电动机的动态响应性能，并且能减小电动机的转矩脉动、算法简单且易于数字化。因而，提高电压利用率与输出电压的稳定性是三相多电平整流器的目标。

2.2设计的基本内容

1. 讨论逆变电路的AC/DC环节的电路拓扑结构和工作原理，建立一个对输出电压进行控制的数学模型，给出具体电路模型。

2. 讨论基于SVPWM控制的三相电压型整流器结构设计，说明SVPWM的控制原理，计算出直流侧电容和交流侧电感以及输入电网的无功功率并进行谐波分析。

3. 采用计算机模拟工具MATLAB/Simulink显示最终结果，表明所设计的电路和控制方法是可行的。

一、拟采用SVPWM技术控制三相多电平电压整流器，采用如图1所示的电路。

图1 三相多电平整流器拓扑结构

控制其中6个开关器件的开关状态（同一桥臂同时只能有一个处于导通状态），由此可得8种开关组合。

图2 空间电压矢量分布

根据矢量合成原理可知，位于复平面中任何一个扇形区域的电压矢量都可以由两个相邻的两个基本矢量合成，并且只要能够算出这两个基本电压矢量的作用时间，便可算出脉冲宽度，从而实现对整流器的控制。

二、在MATLAB中使用三个对称的正弦信号对SVPWM进行仿真，仿真模型中交流侧采用三相交流对称电源，并通过一个三相串联RL电路与PWM整流器相连，整流器直流侧接RC并联电路。可得到SVPWM控制下的三相多电平整流器的输出量的稳定性以及对电网减少的污染。

3. 研究计划与安排

3. 进度安排

第1-2周：文献调研，翻译一篇相关的外文文献，撰写开题报告；

4. 参考文献（12篇以上）

4. 参考文献

[1] 张加胜，郝荣泰.新型pwm可逆整流器.电工技术学报.1998(10)：37-41
[2] 张兴.pwm整流器及其控制策略的研究[博士学位论文].合肥：合肥工业大学，2003
[3] 刘坤.pwm整流器的控制策略的研究[硕士学位论文].北京：北方工业大学，2009
[4] 熊健，张凯等.pwm整流器的控制器工程化设计方法.电工电能新技术. 2002(7)：44-48
[5] 林飞.电力电子应用技术的matlab仿真.北京：中国电力出版社，2009

[6]姚绪梁，王旭，冯泽文.改善三相电压型pwm整流器动态性能的研究.哈尔滨：哈尔滨工程大学，2016.

[7]杜吉飞，赵红雁，郑琼林.三相pwm整流器开关模式逻辑电流控制.北京：北京交通大学，2016