单周期控制三相PWM整流器在不对称电网下的研究

B相的过零点无法确定，[00-3600]各区间参数如表2，在区间[1800-2400]内控制参数不能确定，因此单周期控制器不能发出正确的驱动信号，即在电网缺相极端情况下，系统不能正常工作。图5所示为不对称三相电压及其对应的非零序分量，而三相电流与非零序电压分量成比例，在[00-600]区间内Van0、Vcn0有过零点，由过零点划分矢量区间，则在[00-600]可继续划分区间1、2和3，分别对应C相桥臂开关、B相桥臂开关及A相桥臂开关保持开通或关断，而传统的矢量模式单周期控制在[00-600]只有B相保持开通或关断，因此开关损耗未能最校本文采用三相电压非零序分量选择矢量区间，控制框图如图4。

图4单周期控制电路框图

非零序电压分量矢量区间划分如图6所示。在区间I内： Vbn00，Van0>0，Vcn0>0即Sbn=1。从（9）式得Va> Vb，Vc> Vb，仍然包含于传统的矢量模式单周期控制的区间选择中。同理可划分其余区间如表3，vp、vn是对应区间内的线电压，ip、in是对应区间内相电流。从表中可知非零序分量矢量区间划分消除了极端缺相不对称时的未定开关状态参数，保证了系统的可靠工作，提高了矢量模式单周期控制的可靠性能。另外在对称电网中由于零序分量V0=0，所以有Va= Van0，Vb=Vbn0，Vc=Vcn0，此时为传统矢量模式单周期控制，即同时满足对称电网系统。

4 仿真实验结果

本文针对的三相电网是模拟高速永磁同步发电机发出的高频交流电，交流电网频率f为1kHz、相电压有效值为220V,开关频率fs为200kHz,三相交流侧电感L为0.065mH,直流母线侧电容为550uF，电流传感器的测量内阻为0.1Ω。应用的仿真软件是PSIM，为了验证所采用的单周期控制的可行性，对以下3种情况进行了仿真。情况（1）：电网电压零序分量v0为0即三相电网对称，如图7所示输入电流完全跟踪电网电压，输出电压稳定；情况（2）：电网电压B相缺失，C相电压幅值减少20%，相位超前A相1500，如图8（b）所示，输入电流跟踪电网电压非零序分量，负载在0.28s时过载30%，输出电压经0.06s后稳定，系统正常可靠工作；情况（3）：B相电压幅值减少30%，相位滞后A相1500，C相电压幅值减少20%，相位超前A相900，波形如图9所示。

图8情况2电网缺相不对称

图9情况3电网不缺相不对称

5 结论

针对传统的矢量模式单周期控制三相PWM整流器在不对称电网时，具有两个固有缺点：（1）开关损耗不能保证最低；（2）在电网极端缺相时，系统不能正常可靠工作。应用对称分量法分析不对称电网电压的特点，得出三相输入电流分别与对应相电压非零序分量成比例。本文最后采用电网电压非零序分量选择矢量区间，通过分析比较，所采用的单周期控制能保证在系统任何情况，开关损耗最低。最后仿真验证了采用的单周期控制在电网极端缺相时仍能正常工作，提高了矢量模式单周期控制三相PWM整流器的可靠性能。