电流型整流器控制原理：基于调制比和相位角

6.3.3节介绍的基于dq旋转坐标系的电流型整流器控制方法中，需要对交流电压和交流电流进行dq旋转坐标变换，同时需要准确的电源电压相位角信息。为了避免坐标变换，本节将讨论基于调制比M和相位角δ的电流型整流器控制策略。根据功率指令求出所需的调制比M和相位角δ，由这两个参数可以直接计算出PWM脉冲，进而驱动整流器。

图6-26 电流型PWM整流器在dq坐标系下的控制系统

图6-27 直流电流环路控制框图

根据式（6-40），由于交流侧滤波电感通常较小，当忽略滤波电感的作用时，有功功率、无功功率与调制比的关系如下：

由式（6-74）可得到调制比M的计算公式为

同样，当忽略滤波电感的作用时，按式（6-39），可给出的有功功率和无功功率与相位角δ的关系如下：

整理式（6-76），得到

由式（6-77）可得到相位角与有功功率、无功功率的关系为(www.xing528.com)

从式（6-75）和式（6-78）可知，调制比和相位角依赖准确的功率控制指令，这就需要检测输入的功率，并引入适当的功率控制。根据赤木泰文提出的瞬时功率理论，可以得出瞬时功率检测方法。

在三相电路中，将三相电流和电压的瞬时值v_sa、v_sb、v_sc和i_sa、i_sb、i_sc变换到两相静止αβ坐标系中，可以得到两相静止αβ坐标系下的瞬时电压v_sα、v_sβ和瞬时电流i_sα、i_sβ，即

三相电路的瞬时有功功率p和瞬时无功功率q为

将式（6-79）和式（6-80）代入式（6-81），可得

p和q就是三相电路中的瞬时有功功率和瞬时无功功率。对三相平衡系统，也可表示为

基于调制比和相位角的电流型整流器闭环控制框图如图6-28所示，由直流电流外环、功率控制内环、调制比和相位角计算、瞬时功率检测等主要环节构成。直流电流环路控制器G_dc（s）和功率环路控制器G_PQ（s）可采用PI控制器。直流电流外环用于调节负载输出的电流，其输出作为有功功率环的指令。为了消除计算调制比和相位角时所用到的功率信息可能存在的偏差，在功率控制中加入了PI闭环控制，对得到的功率指令进行调整。然后，根据所得到的精确功率控制指令，通过式（6-75）和式（6-78）的计算便可以得出SPWM控制所需要的调制比M和相位角δ，以此来控制电流型整流器的工作。

图6-28 基于调制比和相位角的电流型整流器功率闭环控制