三相电压型pwm整流器建模和仿真研究外文翻译、中英对照、英汉互译

重庆理工大学文献翻译二级学院应用技术学院班级109217402译文要求1、译文内容必须与课题（或专业）内容相关，并需注明详细出处。2、外文翻译译文不少于2000字；外文参考资料阅读量至少3篇（相当于10万外文字符以上）。3、译文原文（或复印件）应附在译文后备查。译文评阅导师评语（应根据学校“译文要求”，对学生外文翻译的准确性、翻译数量以及译文的文字表述情况等作具体的评价）指导教师年月日三相电压型PWM整流器建模和仿真研究摘要三相电压型PWM整流器（VSR）广泛用于AC/DC/AC系统前端整流。考虑到VSR本身非线性特点，建立适合于控制器设计上的数学模型比较，提出了一种状态反馈解耦控制电流内环和直流电压平方外环的电压型PWM整流器新型控制策略，基于功率平衡理论，采用解耦状态反馈控制方法，分析并建立了三相电压型PWM整流器DQ坐标系下的线性化数学模型。由于采用直流电压平方外环，使典型的非线性模型线性化，控制器设计直观精确，提高了直流电压和网侧电流的跟踪能力，改善了波形。提出了一种空间矢量的简化算法，简化了运算过程。在MATLAB/SIMULINK环境中建立了仿真模型。仿真结果表明所设计整流器具有优良的稳态性能和快速的动态响应，实现简单，具有一定的实用价值。关键词电压型PWM整流器；功率平衡；解耦状态反馈；空间矢量脉宽调制；仿真引言在当今的电力系统当中大都采用二极管和相控转换器。这种转换器电路简单，但缺点是线电流畸变严重和功率因数较低。为了解决这个问题，PWM整流器的基于线电流波形整定的的各种功率因数校正技术被提出来了。PWM整流器有以下几个优势比如直流总线电压的控制功率双向流动单位功率因数、线电流正弦化。为了提高输入功率因数和整定输入电流正弦化，整流装置采用了许多控制技术，传统的整流模型是多输入多输出非线性系统。整流器控制中最困难的就是非线性。在优秀的研究报告中，直接电流控制传统的控制策略是建立功率因数补偿的内环和电压调节的外环的双环控制。大多数的系统参数依赖于PI调节器输出电压控制环会产生电流内环的参考电流的参考指数或振幅。电流内环的作用是是三相交流负载的电流跟随给定信号的变化。本文着重探讨了VSR的建模和控制。以一种新的基于电力电量平衡方程来取代原有的非线性方程。然后应用非线性输入变换使改进后的模型线性的。提出了一种简化算法空间矢量PWM整流器。该算法避免了传统方法的查表的正弦或反三角和复杂计算的需要是直接计算空间电压矢量的责任周期跟踪参考电压矢量在每一个环节上的空间矢量。1、VSR的建模和控制11VSR在DQ坐标系下的数学模型三相电压型电路的主电路如图1所示，每个半导体开关由一个IGBT和并行的二极管组成。这里UA，UB，UC分别为三相平衡电压源的相电压，IA，IB，IC为相电流，VDC是直流输出电压，R和L分别代表滤波电抗器的电阻和电感，C是平滑电容，RL是直流侧负载，IL是负载电流。以下公式描述了整流器在DQ坐标下的动态特性32321QDLDCCRQQRDQDDISRVTCUIIUIT在这里URDSDVDC,URQSQVDC,URD,URQ,和SD,SQ分别是整流器输入电压，在同步旋转DQ坐标系的开关函数。UD,UQ和ID,IQ分别为同步旋转DQ坐标下的电压源和电流,为角频率。图1，三相电压型整流器主电路12电流环状态反馈解耦方法在上述的非线性方程中，公式（1）（2）说明SD,SQ与状态变量VDC有关，URDSDVDC和URQSQVDC,说明URD和SD,URQ和SQ没有动态关系，因此一个非线性输入变换可以用于修改将旧的输入变量SD,SQ变成URD,URQ,而且模型说明DQ电流和耦合电压WLIQ和WLID有关系，而且受主电压UD,UQ以及URD和URQ的影响。公式（1）和2）中的URD和URQ表示为公式（4）（5）。4QDRQRDLI将公式（4）（5）带入公式（1）（2），被控变量和新输入的最关系是线性和解耦的非线性表达，VSR的预期关系是76RQQRDDURITLI从等式中我们可以看到，两个轴的电流是完全解耦的，RDU与Q只和期望的ID与IQ是有关系的，电压环和电流环采用简单的PI控制方法。13外环电压设计公式（3）描述了VDC的模型，功率平衡方程可以用来辅助替代方程模型。吸收的有功功率交流电流功率（PAC）和有功功率转换器直流功率（PDC）表达918232DCLDCDCCQAVRTCIVIUPPAC和PDC的关系是PACPDCPLOSS10PLOSS包括电阻R功率损耗以及开关和VSR传导损失，电阻R通常很小，它实际上是合理的忽视它的能量损失，整流器损失是比电阻R损失功率大，但它们仍然是总功率很小的一部分，因此，忽略整流器损失没有明显的损失整流器准确性。如果更精确的表示损失，需要整流器可以表示一个小电阻RL,直流侧总电阻用RL表示，从PACPDC中可以看出，下面是动态结果12312QDDCLDCIUIVRTC重新整流公式得1232QDDCLDCICIT由VDC的单相特性，以2DCV为变量，公式（12）就会变成线性的，将公式（8）带入公式（12）得到1322ACDCLDCPCRT这是2DCV的动态方程和输出的状态变量，AC是输入，设计一个简单的PI控制器能够调节直流电压无稳态误差，UD是可测量的，实际的输出变量ID从ACP中得到，电流内环的结果为ID的参考值。图2显示内部电流回路与状态反馈解耦和VSR外环控制系统。图2，三相VSR的双闭环控制模块2空间电压矢量合成当得到URD和URQ后，通过DQ变换到变换得到精确的直流电压命令和直流总线电压。根据图1开关状态的桥式整流电路，桥式整流器电压可以假设8个状态电压矢量（V0到V7）。V1到V7是六个确定的非零矢量，V0和V7是图3中所示的两个零矢量。三相输入电压分为六个60，如图4所示定义13210SSVB50,GNX图3PWM桥式整流器变换空间矢量表示图4三相输入电压六个分区NSIGNB02SIGNB14SIGNB216在图5所示，信号分为6个60间隔，相对于另一个信号的迹象，它满足了那个标志两个信号幅值都是一样的。在每个分区，并没有明显变化。设置的值，每个都是独一无二的。例如，再间隔1，B0是正的，B1，B2是负的。图5，B0，B1，B2六个分区其中的矢量是基于表达式（6）的，如图4表示，矢量与N的一致关系如表1所示。表一三相电压可视为一个电压矢量对。有许多不同的方法合成，根据调制的不同组合八个向量。这些方法，可以使两相调制的开关损耗减少，在一个工作循环内其中一个开关应该总是开或关。理想的参考矢量是在每一个子环平均取样时间TS和实现了三个最近的空间向量的平均向量。例如，在图3中所示的参考矢量，电压VS和角度和电流I用矢量1，矢量2和零矢量表示。三个持续的空间向量T1、T2、TZ分别计算为1730221SDCSVT其他矢量合成与矢量合成方法是相似的，通用的变量X,Y,Z的通用矢量表达如下18230VSTZYXDCS对于任何参考向量，持续两个时间空间向量，如列表2。3、仿真基于前面的分析，利用图1的三相VSR的MATLAB/SIMULINK仿真，利用IGBT的实验负载和以下参数URMS220V,L3MH,R01,C4700MF,RL16,VDC700V下面的两个数据总结SIMULATION的仿真结果。图6的结果显示了瞬态响应输出电压，第二个数字显示输入电流的瞬态响应。在回路负载RL16时仿真开始时刻直流母线电压停留在二极管整流器的水平。然后，应用控制负载电阻和输出电压增加到预期直流电压值。图7显示所需的电压和电流在同一侧。我们能看到电流与电压同相位。图6，直流电压动态仿真结果4、总结本文中，给出了一个非线性变换方法推导三相VSR。一种新的控制策略是应用前面介绍的状态反馈解耦的电流内环和本文介绍的基于状态空间解耦的电压外环，利用非线性输入的转变，传统的非线性模型可以变换为线性模型。这一改善使设计的控制器变得简单明了。介绍了SVPWM算法描述和验证。仿真结果表明它具有更好的控制精度，更少的开关动作、计算简便、容易实现，更好的利用直流电压。图7，A相电压、电流仿真结果文献原文MODELINGANDSIMULATIONRESEARCHFORTHREEPHASEVOLTAGESOURCEPWMRECTIFIERABSTRACTPULSEWIDTHMODULATEDTHREEPHASEVOLTAGESOURCERECTIFIERVSRISTHEBUILDINGBLOCKSOFTHEMOSTOFAC/DC/ACSYSTEMSASTHEFRONTENDRECTIFIERTHEMAJORDIFFICULTYINCONTROLISCAUSEDBYTHENONLINEARITIESINTHERECTIFIERMODELTHELINEARMATHEMATICALMODELOFVSRINDQCOORDINATESWASDEDUCEDWITHANALYSISBASEDONTHEPOWERBALANCEEQUATIONANEWCONTROLSTRATEGYUSINGINNERCURRENTLOOPWITHSTATEFEEDBACKDECOUPLINGANDOUTERVOLTAGESQUARELOOPWASPROPOSEDNONLINEARINPUTTRANSFORMATIONWASUSEDTODERIVEALINEARMODELFROMTHEORIGINALNONLINEARMODELTHEADVANTAGESOFTHEPROPOSEDSCHEMEINCLUDEACCURACYCONTROLLERDESIGNFASTDYNAMICRESPONSEANDHIGHQUALITYOFTHECURRENTANDVOLTAGEWAVEFORMSASIMPLIFIEDALGORITHMWASPROPOSEDFORSPACEVECTORPWMSVPWMRECTIFIERTHEWHOLESYSTEMWASMODELEDANDSIMULATEDBYUSINGTHETOOLBOXOFMATLAB/SIMULINKSIMULATIONRESULTSSHOWTHATTHEPWMMODELPROPOSEDCANSATISFYSTEADYSTATECHARACTERISTICSANDFASTTRANSIENTRESPONSETHISDESIGNSCHEMEHASSOMEVALUEFORPRACTICALOPERATIONDUETOITSSIMPLEIMPLEMENTKEYWORDSVSRPOWERBALANCEEQUATIONSTATEFEEDBACKDECOUPLINGSVPWMSIMULATIONINTRODUCTIONDIODEANDPHASECONTROLLEDCONVERTERSCONSTITUTETHELARGESTSEGMENTOFPOWERELECTRONICSTHATINTERFACETOTHEELECTRICUTILITYSYSTEMTODAYTHESECONVERTERCIRCUITSARESIMPLEBUTTHEDISADVANTAGESARELARGEDISTORTIONINLINECURRENTANDPOORPOWERFACTORTOCOMBATTHESEPROBLEMSTHEPWMRECTIFIERVARIOUSPOWERFACTORCORRECTIONPFCTECHNIQUESBASEDONACTIVEWAVESHAPINGOFTHELINECURRENTHAVEBEENPROPOSEDTHEPWMRECTIFIEROFFERSSEVERALADVANTAGESSUCHASCONTROLOFDCBUSVOLTAGE,BIDIRECTIONALPOWERFLOWUNITYPOWERFACTORANDSINUSOIDALLINECURRENTMANYCONTROLTECHNIQUESHAVEBEENADOPTEDFORTHESERECTIFICATIONDEVICESTOIMPROVETHEINPUTPOWERFACTORANDSHAPETHEINPUTCURRENTOFTHERECTIFIERINTOSINUSOIDALWAVEFORMINACTUALIMPLEMENTATIONSTHEDIRECTCURRENTCONTROLSCHEMEISWIDELYADOPTEDTHECONVENTIONALRECTIFIERMODELISAMULTIINPUTMULTIOUTPUTNONLINEARSYSTEMTHEDIFFICULTYINCONTROLLINGTHERECTIFIERSISMAINLYDUETOTHENONLINEARITYASREPORTEDINTHEEXCELLENTSURVEYTRADITIONALCONTROLSTRATEGIESINTHEDIRECTCURRENTCONTROLSCHEMEESTABLISHTWOLOOPSALINECURRENTINNERLOOPFORPOWERFACTORCOMPENSATIONANDANOUTPUTVOLTAGEOUTERLOOPFORVOLTAGEREGULATIONTHEMOSTUSESSYSTEMPARAMETERSDEPENDENTPROPORTIONALINTEGRALPIREGULATORFORTHEOUTPUTVOLTAGECONTROLLOOPWHICHCANGENERATETHEMODULATIONINDEXORTHEAMPLITUDEOFTHEREFERENCECURRENTFORTHEINNERPWMINPUTCURRENTCONTROLLOOPSTHEMAINTASKOFTHECURRENTINNERLOOPISTOFORCETHECURRENTSINATHREEPHASEACLOADTOFOLLOWTHEREFERENCESIGNALSTHISPAPERFOCUSESONTHEMODELINGANDCONTROLOFTHEVSRANEWEQUATIONBASEDONPOWERBALANCEISINTRODUCEDTOREPLACETHEORIGINALNONLINEAREQUATIONTHEN,NONLINEARINPUTTRANSFORMATIONISAPPLIEDTOMAKETHEIMPROVEDMODELLINEARASIMPLIFIEDALGORITHMISPROPOSEDFORSPACEVECTORPWMRECTIFIERTHISALGORITHMAVOIDSTHELOOKUPTABLESOFSINEORARCTANGENTANDCOMPLEXCALCULATIONSNEEDEDINTHECONVENTIONALMETHODSBYDIRECTLYCALCULATINGTHEDUTYCYCLESOFSPACEVOLTAGEVECTORSWHICHTRACKTHEREFERENCEVOLTAGEVECTORSINEACHSECTORINTHESPACEVECTOR1MODELINGANDCONTROLOFVSR11THEMATHEMATICALMODELOFVSRINDQCOORDINATESTHEMAINCIRCUITDIAGRAMOFTHETHREEPHASEVOLTAGESOURCERECTIFIERSTRUCTUREISSHOWNINFIG1EACHPOWERSEMICONDUCTORSWITCHCONSISTSOFANIGBTCONNECTEDINPARALLELWITHADIODEWHEREUA,UBANDUCARETHEPHASEVOLTAGESOFTHREEPHASEBALANCEDVOLTAGESOURCEANDIA,IBANDICAREPHASECURRENTSVDCISTHEDCOUTPUTVOLTAGERANDLMEANRESISTANCEANDINDUCTANCEOFFILTERREACTORRESPECTIVELYCISSMOOTHINGCAPACITORACROSSTHEDCBUSRLISTHEDCSIDELOADANDILISLOADCURRENTTHEFOLLOWINGEQUATIONSDESCRIBETHEDYNAMICALBEHAVIOROFTHEBOOSTTYPERECTIFIERINPARKCOORDINATEDORINDQ32321QDLDCCRQQRDQDDISRVTCUIIUILTLWHERE,URDSDVDC,URQSQVDC,URD,URQ,ANDSD,SQAREINPUTVOLTAGEOFRECTIFIER,SWITCHFUNCTIONINSYNCHRONOUSROTATINGDQCOORDINATERESPECTIVELYUD,UQANDID,IQAREVOLTAGESOURCECURRENTINSYNCHRONOUSROTATINGDQCOORDINATERESPECTIVELYISANGULARFREQUENCYFIG1CIRCUITSCHEMATICOFTHREEPHASETWOLEVELBOOSTTYPERECTIFIER12DECOUPLEDSTATEFEEDBACKCONTROLMETHODOFCURRENTLOOPINTHEABOVENONLINEARMODELEQUATION1ANDEQUATION2SHOWTHATBOTHINPUTVARIABLESSDANDSQARECOUPLEDWITHTHESTATEVARIABLEVDCTHEFACTTHATURDSDVDCANDURQSQVDC,SHOWSTHATTHEREISNODYNAMICSBETWEENURDANDSDORURQANDSQTHEREFOREANONLINEARINPUTTRANSFORMATIONCANBEUSEDTOMODIFYTHEOLDINPUTVARIABLESSDANDSQTOTHENEWINPUTVARIABLESURDANDURQMOREOVERTHEMODELSHOWSTHATDQCURRENTISRELATEDWITHBOTHCOUPLINGVOLTAGESLIQANDLID,ANDMAINVOLTAGESUDANDUQBESIDESTHEINFLUENCEOFURDANDURQURDANDURQINTHEEQUATIONS1AND2CANBEREGULATEDTOENSURETHECORRECTNESSOFEQUATIONS4AND554QDRQRDULIUPUTTINGEQUATION4AND5INTOEQUATION1AND2THENONLINEAREXPRESSIONISSUCHTHATTHEFINALRELATIONBETWEENTHECONTROLLEDVARIABLESANDTHENEWINPUTSISLINEARANDDECOUPLEDTHUS,THEEXPECTEDRELATIONSINTHEVSRARE,76RQQRDDURITLIWECANSEEFROMEQUATIONTHATTHETWOAXISCURRENTARETOTALLYDECOUPLEDURDANDURQ,AREONLYRELATEDWITHIDANDIQRESPECTIVELYTHESIMPLEPROPORTIONALINTEGRALPICONTROLLERSAREADOPTEDINTHECURRENTANDVOLTAGEREGULATION13DESIGNOFOUTERVOLTAGESQUARELOOPEQUATION3DESCRIBESTHEDYNAMICSOFVDCPOWERBALANCEEQUATIONCANBEUSEDTODERIVEANALTERNATEEQUATIONFORVDCDYNAMICSTHEACTIVEPOWERABSORBEDFROMTHEACSOURCEPACANDTHEACTIVEPOWERDELIVEREDTOTHECONVERTERDCSIDEPDCAREEXPRESSEDBY918232DCLDCDCCQAVRTCIVIUPTHERELATIONSHIPBETWEENPACANDPDCISPACPDCPLOSS10WHEREPLOSSINCLUDESTHEPOWERLOSSINTHERESISTORRASWELLASTHESWITCHINGANDCONDUCTIONLOSSESINTHEVSRTHERESISTANCERISALWAYSVERYSMALLANDTHUSITISPRACTICALLYREASONABLETONEGLECTITSPOWERLOSSTHERECTIFIERLOSSESARELARGERTHANTHEPOWERLOSSINRBUTSTILLTHEYCOUNTFORASMALLPORTIONOFTHETOTALPOWERTHEREFORE,THERECTIFIERLOSSESCANALSOBENEGLECTEDWITHOUTNOTICEABLELOSSOFACCURACYIFBETTERACCURACYISDESIREDTHERECTIFIERLOSSESCANBEREPRESENTEDBYASMALLRESISTORINSERIESWITHRLTHETOTALEQUIVALENTDCSIDERESISTANCEISSTILLREPRESENTEDBYRLFROMPACPDC,THEFOLLOWINGDYNAMICRESULTS12312QDDCLDCIUIVRTCWHICHCANBEREARRANGEDINFOLLOWINGFORM1232QDDCLDCICUIVRTDUETOUNIDIRECTIONALNATUREOFVDC,TAKINGVDO2ASTHEVARIABLE,12WILLBECOMELINEARPUTTINGEQUATION8INTOEQUATION12,1322ACDCLDCPCVRTTHISISAFIRSTORDERDYNAMICEQUATIONWITHVDC2ASTHESTATEVARIABLEASWELLASTHEOUTPUT,ANDPACASTHEINPUTASIMPLEPICONTROLLERCANBEDESIGNEDTOREGULATETHEDCVOLTAGEWITHNOSTEADYSTATEERRORSINCEUDISMEASURABLE,THEACTUALINPUTVARIABLEIDCANBEDERIVEDFROMPACTHERESULTISACTUALLYTHEREFERENCEVALUEOFIDFORTHECURRENTINNERCONTROLLOOPFIG2DISPLAYSINNERCURRENTLOOPWITHSTATEFEEDBACKDECOUPLINGANDOUTERVOLTAGESQUARELOOPCONTROLSYSTEMFORVSRFIG2BLOCKDIAGRAMOFDOUBLECLOSELOOPCONTROLFORTHREEPHASEVSR2VOLTAGESPACEVECTORSYNTHESIZATIONWHENTHEURDANDURQACQUIREDTHESVPWMMETHODISREALIZEDTHROUGHDQTOTRANSFORMATIONTOTRACETHEACCURRENTCOMMANDEXACTLYANDREGULATETHEDCBUSVOLTAGEDEPENDINGONTHESWITCHINGSTATEONTHECIRCUITFIG1THEBRIDGERECTIFIERLEGVOLTAGESCANASSUME8POSSIBLEDISTINCTSTATESREPRESENTEDASVOLTAGEVECTORSV0TOV7V1TOV6ARESIXFIXEDNONZEROVECTORSV0ANDV7ARETWOZEROVECTORSASSHOWNINTHEFIG3THEINPUTTHREEPHASEVOLTAGEAREDIVIDEDINTOSIX60INPUTINTERVALS,ASSHOWNINFIG4DEFINING143210SSVB50,GNXFIG3SPACEVECTORREPRESENTATIONOFTHEPWMBRIDGERECTIFIERLEGVOLTAGEFIG4SIXINTERVALSOFINPUTTHREEVOLTAGENSIGNB02SIGNB14SIGNB216ASSHOWNINFIG5THESIGNALSAREDIVIDEDINTOSIX60INTERVALSITSATISFIESTHATTHESIGNSOFTHEAMPLITUDESOFTWOSIGNALSARETHESAMEANDOPPOSITETOTHESIGNOFANOTHERSIGNALANDNOSIGNCHANGEOCCURSDURINGEACHINTERVALTHEVALUEOFNINEVERYSECTORISUNIQUEININTERVAL1,FOREXAMPLE,B0ISPOSITIVE,B1ANDB2ARENEGATIVEFIG5SIXINTERVALSOFB0B1ANDB2THESECTORINWHICHISDEPENDSONTHEEXPRESSION6COMPAREDWITHFIG4,ITISOBVIOUSTHATTHECORRESPONDINGRELATIONSBETWEENVALUENANDSECTORARESEENINTABLE1TABLE1DETERMINATIONOFSECTOROFBASEDONNTHREEPHASEVOLTAGECANBETREATEDASAVOLTAGEVECTORVSTHEREAREMANYDIFFERENTMETHODSOFMODULATIONTOSYNTHESIZEACCORDINGTOTHEDIFFERENTCOMBINATIONSEIGHTVECTORSAMONGTHESEMETHODS,THETWOPHASEMODULATIONCANMAKESWITCHINGLOSSMINIMIZE,INWHICHONESWITCHSHOULDBEALWAYSSETONOROFFINONEWORKINGCYCLETHEDESIREDREFERENCEVECTORISSAMPLEDINEVERYSUBCYCLETSANDREALIZEDBYTIMEAVERAGINGTHETHREENEARESTSPACEVECTORSINTHESPACEVECTORPLANEFOREXAMPLETHEREFERENCEVECTORSHOWNINFIG3WITHMAGNITUDEVSANDANGLEINSECTORISREALIZEDBYAPPLYINGTHEACTIVEVECTOR1THEACTIVEVECTOR2ANDTHEZEROVECTORSTHEDURATIONST1,T2ANDTZOFTHETHREESPACEVECTORSRESPECTIVELYISCALCULATEDAS1730221SDCSVTTHEVECTORSYNTHETICMETHODOFOTHERSECTORISSIMILARTHEEXPRESSIONSWHICHISDEVELOPEDONTHEUNIVERSALVARIABLEX,Y,ZARESHOWNASFOLLOWING18230VSTZYXDCSFORANYREFERENCEVECTORTHEDURATIONTIMEOFTWOSPACEVECTORSAREASSIGNEDASTABLE23SIMULATIONRESULTSBASEDONTHEFORMERANALYSISTHEMATLAB/S