三相PWM整流器核心算法讲解

三相PWM整流器在dq轴上的数学模型如下图所示。

常规算法采用前馈解耦控制算法，算法模型如下图所示。

将图1和图2结合起来，得到电流环的控制模型，如下图所示。

交流侧物理电路如下图所示。其中Lg为网侧寄生电感，Cx为整流器输入X电容，L为整流器滤波电感。

离散化控制模型如下图所示。其中速率转换模型对应AD采样，1/z对应一个控制周期的延时，Ug为交流输入电压，Ua为X电容上电压，iL为交流电感上电流，icx为X电容上电流。

以下案例中取L=400uH，Cx=10uF，开关频率f=50kHz，先不加控制器，绘制系统开环波特图如下图所示。

相位-180°对应频率1/6fs(8.23kHz)，相位-135°对应频率1/12fs。按照相位裕度-45°计算，控制器的开环增益与系统在相位-135°的增益相互抵消，即，在角频率处，PI控制器的增益为Kp，即。为了尽量减小PI控制器对相位的滞后影响，取控制器的转折角频率，处对应的相位为-45°，即，由此计算得到。根据此公式计算得到PI参数，得到系统的开环波特图如下图所示。从下图知，系统的相位裕度为39°，带宽为7.83kHz，即1/6fs。

根据以上的理论计算，在仿真模型上验证，得到电交流侧电流的频谱图如下图所示，总谐波为4.51%。

实际应用中考虑死区影响，交流侧电流频谱图如下图所示。与上图相比，谐波明显变大，总谐波由4.51%增加到5.36%，尤其是5次、7次、11次和13次谐波明显增大。为了减小谐波，需要针对特定频率进行谐波抑制，具体在下一章节讲解。