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三相高功率因数整流器控制策略研究

摘要

随着电力电子技术的发展和电力设备的增多，为降低对电网的影响，对电力电子变

换器提出了越来越高的要求。近年来电动汽车发展迅速，因此，电动汽车充电桩的需求

量进一步增大，而充电桩的核心为整流器，高性能的整流器，需同时满足高输出电压稳

定和低输入电流谐波的要求。而三电平VIENNA整流器因其具有，网侧谐波含量低、开

关管电压应力小、需要器件数量少、可靠性高、无须设置死区等优势，被广泛应用在充

电桩中。

论文首先综述整流器的发展历程，国内外的控制技术，阐述了本文的研究背景和意

义，并分析了VIENNA整流器拓扑结构和工作状态，建立了不同坐标系下的数学模型，

为下文的研究奠定了基础。

其次，对三电平调制波的合成进行分析，在传统三电平调制波方法的基础上进行推

导，得到零序分量注入法，进而简化了三电平调制波的合成算法。针对中点电位不平衡

问题，对中点电位不平衡原因进行分析，得出小矢量在中点电位中的作用，并通过零序

分量注入法，调节小矢量的作用时间，从而实现中点电位平衡的控制。

再次，为提高VIENNA整流器动态响应速度，分析了滑模控制技术和自抗扰控制

(ADRC)技术，结合VIENNA整流器拓扑和线性自抗扰控制(LADRC)，对滑模控制进行

改进，得到了改进滑模控制。将改进滑模控制与线性自抗扰控制相结合，形成改进滑模

线性自抗扰控制，并对其稳定性进行证明。通过仿真对改进滑模线性自抗扰控制策略的

有效性进行验证，为验证改进滑模线性自抗扰控制策略的动态性能，使其与传统线性自

抗扰控制策略进行对比仿真，验证改进滑模线性自抗扰控制策略的抗干扰性能和动态响

应速度。

最后，通过搭建VIENNA整流器实验平台进行相关的实验测试，将实验结果、理论

分析和仿真结果进行对比分析，验证了本文所使用的中点电位控制策略和改进滑模自抗

扰控制策略的合理性和有效性。

关键词：VIENNA整流器；SVPWM；中点电位平衡控制；滑模控制；自抗扰控制

三相高功率因数整流器控制策略研究

ABSTRACT

Withthedevelopmentofpowerelectronicstechnologyandtheincreaseofpower

equipment,higherandhigherrequirementsforpowerelectronicconvertersareputforwardin

ordertoreducetheimpactonthepowergrid.Withtherapiddevelopmentofelectricvehicles

inrecentyears,thedemandforelectricvehiclechargingpilesisfurtherincreasing,andthecore

ofthechargingpilesistherectifier,whichneedstomeettherequirementsofhighoutputvoltage

stabilityandlowinputcurrentharmonicsatthesametime.Thethree-levelVIENNArectifier

iswidelyusedinchargingpilesbecauseofitsadvantagessuchaslowharmoniccontentonthe

gridside,lowvoltagestressoftheswitchtube,smallnumberofdevices,highreliability,no

needtosetdeadzoneandsoon.

Firstly,thepapersummarizesthedevelopmenthistoryoftherectifierandthecontrol

technologyatho