三相电压型PWM整流器直接功率控制方法综述

的DPC系统[17-19]可以分为定频率和不定频率两种。文献[18]详细介绍了两种PDPC各自的控制算法并做了仿真研究，从两者的仿真结果来看定频控制的效果较优。

　　图7 给出了基于功率预测的定频直接功率控制系统框图，系统通过功率预测模型得到当前瞬时功率，并结合给定功率选择最佳的电压矢量序列和其对应的作用时间，来控制PWM整流器在恒定开关频率下的运行。功率预测通过公式（15）、公式（16）计算完成。

　　基于定频功率预测的直接功率控制保持了传统DPC 的优点，如动态响应快等，同时以新颖的方法实现了固定开关频率的目的，使整流器系统参数设计简化。该控制策略的缺点主要体现在功率算法相对较为复杂。

　　3.6 基于功率解耦的直接功率控制

　　由于三相电压型PWM 整流器是混合非线性系统，有功功率与无功功率相互耦合，影响了系统的控制性能。功率解耦控制的思路是将有功功率、无功功率从相互耦合的复杂关系式中分离出来，得到独立的表达式，为系统提供更加准确的控制模型[20-22]。

　　图8 是采用无源性控制实现功率解耦的直接功率控制结构框图[22]。有功功率给定可由公式（17）计算得到，公式（18）、（19）给出了具体的无源功率控制律。将Sd、Sq 代入整流器数学模型[22]得到公式（20）、（21），可以看出P、Q 的表达式中不再含有传统DPC 控制策略功率表达式中的耦合项。

　　与现行功率控制相比，功率解耦控制使整流器具有如下优点：

　　（1）更快速的功率和直流电压跟踪能力；

　　（2）更好的静态性能；

　　（3）抗负载扰动能力强。

　　缺点：

　　（1）算法复杂；

　　（2）控制效果依赖于估计参数值Ra1、Ra2 的准确性。

　　3.7 基于双开关表的直接功率控制

　　传统开关表是建立在对有功功率和无功功率同时作用的基础上的，即同一个电压矢量要同时兼顾有功功率和无功功率的调节，但这种兼顾实际上很难完美实现，更多的情况是所选电压矢量对一方的调节能力强而对另一方的调节能力弱，从而导致系统整体跟踪速度缓慢。

　　双开关表是针对有功功率与无功功率独立调节控制的开关矢量表[2]。从一定意义上讲双开关表的运用降低了有功功率和无功功率的耦合度。其控制思路是在一个控制周期中，如果要增强对有功的调节能力，就增加有功开关表的作用时间，减小无功开关表的作用时间，反之亦然。图9 为基于双开关表的直接功率控制系统框图。

　　基于双开关表DPC 控制策略解决了传统DPC 单一逻辑开关表进行功率调节时导致启动暂态过程中直流电压、功率出现较大波动，稳态负载扰动造成较大直流侧电压波动、功率跟踪速度慢等问题，具有更好的动、静态性能。

　　3.8 基于输出调节子空间的直接功率控制

　　基于输出调节子空间（ORS）的PWM整流器DPC 策略的控制思路是：取瞬时有功和无功功率为输出量，根据瞬时有功和无功功率导数，及时选择整流器输入电压矢量来控制瞬时有功功率和无功功率的增减，完成功率预控制，以达到系统单位功率因数运行和平衡直流电压的目的[23-24]。与传统DPC 策略相比，其优点是提高了系统的动态性能，并在输入电压不平衡条件下取得良好效果，其代价是算法复杂性大大增加。

　　3.9 其它改进型直接功率控制策略

　　文献[25]提出一种基于模糊控制的直接功率控制，主要思想是用模糊控制代替传统DPC 中的PI环节来得到系统有功功率给定。

　　由于传统DPC 对有功调节能力较弱，文献[26]采用了变无功给定的方式，增加对有功的调节能力，改进了功率响应速度。

　　文献采用功率内环和电压平方外环的功率控制策略进一步提高了直流电压跟踪、功率跟踪能力。

　　为减少扇形边界对功率控制及直流电压的影响，文献[28]提出了一种设置扇形边界死区的DPC控制策略。

　　为了更准确的得到电压矢量的相位角，有学者将锁相环（PLL）引入到了PWM 整流器DPC 控制之中，通过检测交流侧输入电压相位来实现对电压矢量的定位。

　　4 三相整流器直接功率控制策略的展望

　　随着电力电子技术和控制理论的发展，三相PWM 整流器的控制策略的研究将不断深入，根据对整流器本身的性能要求，像更小的电流畸变率、减小直流侧纹波系数、进一步提高功率因数等，其相应的控制策略主要向以下几个方面发展[1]。

　　1）针对具有非线性多变量耦合特性的电压型PWM 整流器模型，常规控制策略及其控制器设计的不足之处在于无法保证控制系统大范围扰动的稳定性。为此，学者们提出了基于稳定性理论的DPC 控制策略，以改变系统的鲁棒性。

2）针对在三相电网不平衡时整流器出现直流侧电压和交流侧电流低次谐波幅值增大，同时产生网侧电流的不平衡，严重时可损坏整流装置。有学者在电网不平衡条件下的整流器DPC 控