电网故障下两电平PWM整流器的研究仿真.doc

毕 业 设 计 论 文题 目： 电网故障下两电平PWM整流器的研究仿真 学 院： 电气与信息工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 姓 名： 学 号： 指导老师： 赵张飞 完成时间： 5月25日 摘要PWM整流器相比传统的不控整流和相控整流，能实现输入单位功率因数，正弦化的输入电流，稳定的直流电压。然而在电网电压不平衡时，电网电压中的负序电压分量导致整流器的直流电流出现二次谐波，使得直流侧电压也产生二次谐波，严重影响PWM整流器的性能。如何抑制不平衡电网电压下产生的二次谐波电流，提高PWM整流器性能足本文的重点研究内容。本文分析了传统整流器存在的问题，阐述了三相电压型PWM整流器的基本作原理，建立了其三相静止坐标系下的基本数学模型和两相旋转坐标系下的数学模型。根据控制系统设计的需要，建立了采用占空比描述的低频数学模型。分析了PWM整流器的基本电流控制方法，讨论其在平衡时和不平衡时的控制策略，阐述了PWM整流器的空间矢量调制策略，及其PWM整流器的输入滤波器的选犁原则。在MATLABT下进行电网电压平衡时的PWM整流器的仿真实验，验证了直接电流控制的可行性。并且进行了电网电压不平衡时的PWM整流器的双电流控制仿真，验证了双电流控制在抑制二次谐波方面的可行性以及输入滤波器选型的基本原则的正确性。最后阐述了PWM整流器所需的硬件设计，并完成了三相PWM整流器在平衡条件下的物理实验，实验结果验证了论文提出的控制策略的正确性。关键词 PWM整流器，不平衡电压，抑制谐波电流，仿真AbstractRecent years, power electronic devices have been used wildly used in various industrial applications as essential modules. A large part of these facilities are composed of diodes or thyristors, which bring severe harmonics pollution to the power grid. The "green "converter of power has become the study key point of power electronic technology. Among the methods of harmonic restraining, the technology of using PWM rectifier, which can modulate the grid power factor, emplement the bidirectional transmission of power and improve the power quality actively has gotten in-depth study and development. This paper studied on the control strategy of rectifier based on the structure of the structure of three phase PWM rectifier.The working principle and mathematic model of PWM rectifier is the base of rectifier's control. This paper analyzed the working principle of PWM rectifier at every work state, and built the AC mathematic model of PWM rectifier based on the switching function and duty ratio.The efficient control of PWM rectifier is the key technology of improving grid quality. This paper analyzed the two control strategy of hysteresis current control and feed-forward decoupled current control, and designed the parameter of the controller, and settled the theory base of the PWM rectifier's control.A three-phase VSR simulation platform is built with Simulink software, and the simulation results prove the correctness of the control strategy.Keywords：PWM rectifier,mathematic,model,control strategy, simulation目录摘要IAbstractII目录III1绪论11.1 PWM整流器的发展现状和应用11.1.1 PWM整流器的发展现状11.1.2 PWM整流器的应用21.2三相电压型PWM整流器控制策略概述21.3电网故障的概述31.4国内外研究现状31.5本课题研究内容42三相电压型PWM整流器的工作原理和数学模型52.1PWM整流器的基本工作原理52.2三相电压型PWM整流器的数学模型62.2.1采用开关函数描述的VSR一般数学模型62.2.2采用占空比描述的VSR一般数学模型82.3不平衡时三相电压型PWM整流器数学模型102.4本章小结103电压不平衡时PWM整流器的控制策略123.1电网不平衡时三相VSR基本问题123.2电压不平衡时PWM整流器的控制策略163.2.1双电流控制173.2.2双电流PI控制器203.3本章小结204电网故障下三相VSR的主电路参数设计214.1交流侧电感设计214.2直流侧电容的设计254.3本章小结265不平衡条件下PWM整流器的仿真275.1仿真软件介绍275.2电网故障下三相VSR的仿真研究285.3本章小结32总结33参考文献34致 谢35 1绪论1.1 PWM整流器的发展现状和应用1.1.1 PWM整流器的发展现状在电力系统中，公用电网提供的电源是固定频率的某一标准等级的单相或三相交流电源。但是用电设备的功能、种类千差万别，对电能的电压、频率要求不尽相同。为满足一定的生产工艺和流程，确保产品质量，提高劳动生产率，降低能源消耗，提高经济效益，供电电源的电压、频率甚至波形都必须满足各种用电设备的不同要求。许多的工业场合和日常生活都需要进行电能变换，由此应运而生许多的电能变换电路，有整流电路(交流变直流ACDC)、逆变电路(直流变交流DCAC)、斩波电路(直流变直流DCDC)、交直交变换电路(ACDC-AC)和交交变换电路(ACAC)等等。各类的电能变换电路在世界工业发展过程中都得到了发展，其中的整流电路应用非常广泛。整流电路经历了不控整流(-极管整流)、相控整流(晶闸管整流)和脉冲宽度调制(即PWM)整流三个阶段。不控整流是利用功率二极管的单向导通性将交流电压整成直流电压，可靠性高且主电路简单。主要缺点：输入电流随负载而变化，网侧功率因数低，输出电压不可调，输出电压脉动大。相控整流通过晶闸管的可控导通性调节输出的直流电压平均值，控制电路简单、易于实现、技术相对成熟。主要缺点：输入电流随负载而变化，网侧功率因数低，输出电压脉动大。两者的网侧电流波形随着负载的变化而变化，电流谐波含量大，污染电网，输出电压所含谐波量大，能量不能双向流动，滤波器体积笨重，动态响应慢等。在取得电能的同时，不能给电网注入谐波电流，不能污染电网，影响其他用电户的正常用电。现代电力电子的兴起，给用电电器和电力电子变换器件提出了新的、更高的要求。绿色能源概念的提出使得人们对不控整流和相控整流电路进行改进，甚至提出了新的拓扑结构以期取而代之。针对以上整流电路的缺点，人们提出新型的PWM整流，利用高频率的全控型电力电子器件，在保证直流输出电压的前提下，控制输入电流相位跟踪电网电压，从而克服了不控整流和相控整流的功率因数低的缺点。PWM整流器可以实现稳定的直流输出电压，输入单位功率因数，正弦化的输入电流，双向能量流动，减小滤波器体积，减少注入电网的谐波电流。PWM整流器按直流储能形式可以分为电压源型和电流源型；按电网相数可以分为单相型、三相型和多相型；按PWM开关调制可以分为硬开关调制型和软开关型；按桥路结构可以分为半桥型和全桥型；按调制电平可以分为二电平型、三电平型和多电平型。本文主要是以三相、半桥、电压型、二电平的硬开关型整流器为主要的研究对象。与电流源型整流器相比，电压源型整流器直流侧脉动更小，输入电流连续而且简单易行，因此电压源型PWM整流器成为当今主要研究对象。1.1.2 PWM整流器的应用随着现代控制理论和电力电子技术的发展和应用，PWM整流器的性能得到了不断提高，应用领域也得到不断扩展。PWM整流器网侧呈现受控电流源特性，使得PWM整流器及其控制技术得到更进一步的发展和进步，并取得广泛的应用，这些应用系统主要有双PWM变频调速器，功率因数校正，静止无功补偿，有源电力滤波，统一潮流控制器，超导储能，高压直流输电，可再生能源并网发电，交直流电气传动等。1.2三相电压型PWM整流器控制策略概述由于PWM整流器的绿色特性，各国学者纷纷投入到研究PWM控制策略中，涌现了许多的控制策略，如正弦PWM控制、滞环PWM控制、前馈解耦控制、直接功率控制、反馈线性化控制等等。三相电压型PWM整流器，其控制目标主要有两个：平稳的直流电压和单位功率因数。因而控制策略的研究针对这两个目标进行。为了使电压型PWM整流器网侧呈现电流源特性，其网侧电流控制策略的研究显得十分重要。电压型PWM整流器网侧电流控制策略主要分成两大类：间接电流控制和直接电流控制。间接电流控制实际上就是所谓的“幅相”电流控制，即通过控制电压型PWM整流器的交流侧电压基波幅值、相位，就能间接控制其网侧电流的幅值和相位，从而实现单位功率因数。间接电流控制其结构简单，不需要检测交流侧电流，但是由于是基于稳态模型的电流控制方法，其动态响应较慢，瞬态的电流过冲较大，稳定性差。直接电流控制是一种直接控制交流侧电流，使得其跟踪给定的电流信号的控制方法，采用交流电流内环、直流电压外环构成整流器控制系统，既可以实现单位功率因数，又可以控制直流电压恒定。其特点是动态响应快，限流简单，电流控制精度高。根据控制算法的不同，这种控制方法又可分为：正弦PWM控制、滞环电流控制、预测电流控制、电流跟踪控制、滑模变结构控制等。近年来又发展了几种新型的控制策略：单周期控制、占空比控制、基于李亚普诺夫非线性大信号控制、输出直流电压的优化前馈补偿控制、神经网络和模糊逻辑控制等。滞环电流控制是通过把给定的电流指令与检测到的交流侧电流相比较，得到的误差信号通过滞环比较器后，再驱动开关动作从而控制电流跟踪给定。此种控制方法的电流给定还需要通过检测电网电压相位角而得到，其结构简单，系统响应快。但是由于滞环控制在一个电网频率内开关频率不定，加大了滤波器设计的难度。除以上几种电流控制策略外，当今较为热门的控制方法还有直接功率控制(DPC)。从能量角度看，在交流电压一定的情况下，如能控制PWM整流器的瞬时功率(有功和无功)在允许范围内，也就间接控制了瞬时电流(有功和无功)在允许的范围内，这就是直接功率控制。整流器DPC系统结构为直流电压外环、功率控制内环，根据交流电源电压及瞬时功率在开关表中选择整流器输入电压所需的开关量，实现高性能整流。由于整流器直接功率控制采用了砰砰控制，与通常的电流控制策略相比，具有更高的功率因数、响应快、高效率、算法和系统结构简单等优点。但是由于采用功率滞环比较器，其开关频率和普通滞环一样存在频率不定的问题，给滤波器的设计带来困难。以上的控制策略均以电网电压平衡为前提，但是实际运行中的三相电网电压都不是绝对平衡的。1.3电网故障的概述平衡时，三相电网电压的幅值相等，相位互差。相对平衡而言，三相电压不平衡就是指三相电压出现了幅值不相等或者相位不对称。造成电网不平衡主要有以下几方面原因：(1)三相电网配电时，三相负载不平衡；(2)大容量单相负载的使用；(3)不对称故障和非全相运行；(4)非全换位输电线或紧凑型输电线。电网故障即电网电压不平衡时，电网电压分解成正序电压、负序电压和零序电压。同时，在不平衡状态下，由于同步检测信号的不对称，三相整流器交流侧电压也出现不平衡。同样可以分解成正序、负序和零序的形式。三相无中线连接，不考虑零序电压的影响。正序电网电压与正序交流端电压作用产生正序电流，负序电网电压与负序交流端电压作用产生负序电流。这样，交流侧功率(约等于电网电压乘以交流电流)就产生了二次谐波。如果不计整流器交流阻抗损耗，并令其直流电压恒定，根据整流器交流侧与直流侧的功率平衡原理，只考虑电网基波电压时，则直流侧电流也产生了二次谐波。三相电网不平衡的实际分解时，三相整流器直流侧电流会产生6的整数倍次的特征谐波和2、4、8、10等次的非特征谐波，电流谐波又会导致直流电压谐波，直流电压谐波反过来又会影响三相整流器交流电流波形。若忽略实际运行时的不平衡条件，则由于产生非特征谐波(如二次谐波)，且三相电流不平衡、损耗增大等，会使变流装置运行性能下降，严重时可使变流装置发生故障保护，甚至烧坏变流装置等。由此可见，研究不平衡条件下的PWM整流器的要求非常迫切。1.4国内外研究现状PWM整流器的研究是为了满足人们的谐波要求和无功要求。1988年JUANWDIXON和BOONTECKOOI提出了间接电流控,实现了稳定的直流电压输出、输入端的单位功率因数和电流正弦化，并且实现了能量的双向流动。2001年张兴、张崇巍提出了以电流偏差微分矢量进行电流跟踪控制的新方案，使电流获得快速响应的同时抑制了电流谐波。1989年Prasad NEnjeti等人分析了三相不平衡电网电压条件下的PWM整流器性能，指出不平衡条件下整流器性能的恶化是由于二次谐波的出现，并提出了新颖的特定谐波消除方法。1999年韩国的Hong-scokSong提出了三相不平衡条件下的双电流控制策略，分别在正负序旋转坐标系下采用PI调节器控制电流，此种方法很好的抑制了负序电流。2008年BoYin等人提出了不平衡条件下的输出功率控制策略。与一般的瞬时功率控制不一样的是，输出功率控制策略的功率控制目标是整流桥端的功率而不是通常所提到的输入端功率。输出功率控制策略可以获得恒定的直流电压和正弦的输入电流。1.5本课题研究内容本课题主要研究对象为三相电压型PWM整流器，在分析整流器主电路拓扑元件参数之间关系基础上，建立其三相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型，讨论整流器控制方法及其控制系统的硬件设计。研究内容包括三相电网电压平衡条件下的电压型PWM整流器和三相电网电压不平衡条件下的电压型PWM整流器的基本工作原理、数学建模、控制策略、系统仿真。本文在研究三相电压型PWM整流器时，主要研究工作如下。第一章概述PWM整流器国内外发展现状和趋势。简单介绍PWM整流器的分类、控制策略和工业应用场合以及三相电网电压不平衡的基本概念。第二章在分析三相电压型PWM整流器的基本拓扑后，建立其三相的基本数学模型，介绍了其基本工作原理，并分别按电网电压平衡条件和电网电压不平衡条件两种情况分析。第三章分析了电网电压不平衡条件VSR存在的基本问题和电网故障下PWM整流器的控制策落。第四章介绍三相电压型PWM整流器的输入滤波电感的设计。 第五章基于MATLAB平台，在电网电压平衡条件下和电网电压不平衡条件下进行仿真实验，验证三相电压型PWM整流器在电网电压平衡和不平衡时的控制算法以及输入滤波电感的选型原则。2三相电压型PWM整流器的工作原理和数学模型2.1PWM整流器的基本工作原理PWM整流器实际上是一个交、直流侧可控的四象限运行的变流装置，为了便于理解，以下首先从模型电路来阐述PWM整流器的原理。图2.1为PWM整流器模型电路，可以看出：PWM整流器模型电路是由交流回路、功率开关管桥路以及直流回路组成。其中交流回路包括交流电动势e和网侧电感L等；直流回路包括负载电阻R和负载电动势等；功率开关管桥路可由电压型或电流型桥路组成。图2.1 PWM整流器模型电路当不计功率开关管桥路损耗时，由交、直流侧功率平衡关系得：式中v和i是模型电路交流侧电压和电流；和是模型电路直流侧电和流。 图2.2 三相半桥VSR拓扑结构三相半桥VSR交流侧采用三相对称的无中线连接方式，用六个功率开关器件构成，适用于三相电网平衡的系统，是一种普遍使用的PWM整流器。 2.2三相电压型PWM整流器的数学模型2.2.1采用开关函数描述的VSR一般数学模型以三相VSR拓扑结构为例建立采用开关函数描述的VSR一般数学模型。当直流电动势时，直流侧为纯电阻负载，此时三相VSR只能运行于整流模式，当时，三相VSR既可运行于整流模式，又可运行于有源逆变模式，当运行于有源逆变模式时，三相VSR将所发电能向电网侧输送，有时也称这种模式为再生发电模式；当时，三相VSR也只能运行于整流模式。为分析方便，首先定义单极性二值逻辑开关函数为将三相VSR功率管损耗等值电阻同交流滤波电感等值电阻合并，且令采用基尔霍夫电压定建立三相VSR a相回路方程 （2.1）当导通而关断时，且；当关断而导通时，且，则式（2.1）可改写为： （2.2） 同理： （2.3） （2.4）由于主电路为三相三线平衡系统，故 （2.5） （2.6） 联立式（2.3）到式（2.6），可得： （2.7） 在图(2.2)中，任何瞬间总有三个开关导通，其开关模式共有8种，因此，直流侧电流可以描述为： （2.8）另外，对直流侧电容正极节点处应用基尔霍夫电流定律，可得： （2.9）即： （2.10）联立式（2.2）到（2.9），而且考虑引入状态变量X，且X=，则采用单极性二值逻辑开关函数描述的三项VSR一般数学模型的状态变量表达式为： （2.11） 其中 （2.12） （2.13） （2.14） （2.15）2.2.2采用占空比描述的VSR一般数学模型为消除开关函数描述的VSR一般数学模型中的高频分量，在开关函数模型中引入傅里叶周期函数的傅里叶展开如下: （2.16）若三相VSR采用三角载波PWM控制，以自然采样法生成PWM信号时，PWM开关函数波形如图2.10a所示，可见在一个开关周期内，PWM波形不对称。但当开关频率远高于电网频率时，可用规则采样法代替自然采样法。此时，在一个开关周期内，PWM开关函数波形如图2.10b所示，显然波形是对称的。 a自然采样法 b规则采样法图2.3 PWM及开关函数波形图(2.3)中，其中为PWM开关频率；为对应相的PWM占空比，且。如图2.10b所示，开关函数及占空比间的关系为 （2.17） （2.18）由图(2.3)及以上关系式表明：PWM占空比实际上是一个开关周期上开关函数的平均值，故 （2.19） （2.20） （2.21）显然 （2.22）将式（2.21）、（2.22）代入（2.12）得 （2.23） 式中 ：阵中的低频分量 ，阵中的高频分量并且 （2.24） （2.25） （2.26） （2.27）与相对应，状态变量X可以分解为高频分和低频分量，即 （2.28）把式（2.28）代入式(2.11)得到基于占空比描述的三项VSR一般数学模型为 （2.29）其中低频数学模型为 （2.30） 高频数学模型为 （2.31）显然，若忽略式(2.29)模型中的高频分量，就可获得采用占空比描述的三相VSR低频数学模型。显然，这一低频模型将有助于简化三相VSR控制系统的分析及设计。2.3不平衡时三相电压型PWM整流器数学模型建立以上数学模型一个前提条件是三相电压平衡，而实际的三相电网电压一般是不平衡的，因此，这类系统需要重新建模。电网电压不平衡时，且只考虑基波电网电压，可以将其描述成正序负序和零序的合成。 （2.31） 上式中、分别是正序、负序和零序基波电压的峰值；、分别是正序、负序和零序电压的初始相位。三相无中线系统一般不考虑零序的影响，即令=0。故当三相电网电压不平衡时，电网电压存在正、负序分量，而影响整流器性能的不平衡因素主要是电源不平衡，忽略参数不平衡，即假定三相等效电阻和电感平衡。由于电网检测到的同步信号不对称，使得三相整流桥的交流端电压也含负序分量，因此造成交流侧电流也含有负序分量。则在电网电压不平衡的条件下，三相PWM整流器的低频数学模型如式(231)，现整理如下 （2.32） （2.33） （2.34） （2.35）由于，联立上式得到 （2.36） （2.37） （2.38） （2.39）式中为、三相坐标系下的占空比。2.4本章小结本章对三相电压型PWM整流器的基本工作原理作了简略介绍，建立整流器在平衡条件和不平衡条件下的三相静止坐标系下的基本数学模型和两相旋转坐标系下的数学模型，并且分类介绍了整流器的各种模型及其意义。采用开关函数描述的数学模型适用于仿真，采用占空比描述的数学模型适用于控制系统的设计。两相旋转坐标系下的整流器模型，是对三相静止坐标系下的基本数学模型的简化，是把三相的、交变的电流跟踪变成了两相的、恒定的电流跟踪。电网电压不平衡时，PWM整流器的数学模型有所不同，主要是三相电压之和不为零。由此，可以把电网电压分解成正序、负序和零序之和的形式，其两相旋转坐标下的数学模型也因此比电网平衡时的数学模型多了负序部分 3电压不平衡时PWM整流器的控制策略3.1电网不平衡时三相VSR基本问题在电力电子变流装置运行过程中，各种不平衡是难免的，而在这些变流装置设计过程中很少考虑不平衡运行条件的影响，特别是对一些大容量变流装置(如有源滤波器、静止无功补偿装置等)，若忽略实际运行时的不平衡条件，则由于产生非特征谐波，且三相电流不平衡、损耗增大等，会使变流装置运行性能下降，严重时可使变流装置发生故障保护，甚至烧坏变流装置等。三相VSR运行时，通常存在两方面的不平衡：一是三相VSR本身参数不对称所导致的VSR运行不平衡，如三相电路参数不对称或驱动信号不对称等；另一类则是三相电网不平衡，如电网电动势、相位或幅值不对称等。一般而言，三相VSR本身参数不平衡虽然存在，但一般并不严重，若设计合理，则不会出现严重的不平衡状况，以至影响VSR装置的正常运行。而电网可能出现较为严重的不平衡状况，从而影响三相VSR正常运行。因此，这里主要分析研究电网三相VSR故障下三相VSR存在的基本问题。实际上，三相VSR本身参数不对称所导致的不平衡运行，某种程度上可等效成三相VSR装置本身参数对称而电网不平衡时的状况。因此，研究VSR电网不平衡运行时，总假设三相VSR本身参数是对称的。一般来说造成电网不平衡主要有以下几方面原因：(1)三相电网配电时，三相负荷不平衡；(2)大容量单相负荷的使用；(3)不对称故障和非全相运行造成系统三相不对称；(4)非全换位输电线或紧凑型输电线造成系统不对称。然而，在常规的三相VSR设计中，一般均假设三相电网平衡，这样一旦实际电网不平衡出现时，在电网平衡条件下设计的控制策略，将使三相VSR出现不正常运行状况，严重时会烧坏VSR装置。因此，有必要研究电网不平衡条件下三相VSR的控制问题。3.1.1正、负序电量关系 若三相电网不平衡，且只考虑基波电动势，则电网电动势E可描述为正序电势、负序电势和零序电势三者的合成，即 （3.1） 式中、为正序、负序、零序基波电动势峰值； 、正序、负序、零序电动势的初始相角。对于三相无中线连接的三相VSR，一般不考虑零序电动势Eo的影响，即令Eo=0。考虑三相静止坐标系(a，b，c)和两相同步旋转坐标系(d，q)，则式(3.1)可描述为 （3.2）式中 C32静止坐标变换矩阵；正序旋转坐标变换矩阵，；正序旋转坐标变换矩阵，；、三相电网基波电动势正序、负序电动势的d、q分量。若考虑三相不平衡电网的各次谐波电动势，刚三相电网电动势为 (3.3)式中、n次谐波电动势的d、q分量。为简化分析，只讨论电网谐波电动势正序、负序电动势的作用，且假设三相VSR交流输出端电压只含正序基波分量，则三相VSR交流侧电路可分解成正序、负序回路。实际上，三相电网不平衡时，由于同步检测信号的不对称，从而使三相VSR交流端电压有负序分量，即 （3.4）I式中,此时，三相VSR交流侧电流含有正序、负序分量，并且可描述为 (3.5) 可见，此时三相VSR交流侧电流含有谐波，如果不计VSR交流侧阻抗(R、L)损耗，并令其直流电压恒定，根据VSR交流侧、直流侧功率平衡原理，当电网不平衡时，三相VSR直流输出电流的一般时域表达式为 （3.6）显然，电网不平衡时，三相VSR直流侧电流也含有谐波，若只考虑电动势正、负序基波分量，则式 （3.7）式中、-基波电动势和电流正、负序d、q分量。可见，当电网电动势不平街时，若只考虑电网基波电动势，则三相VSR直流侧会出现二次谐波电流。利用式（3.6),可分解成平均电流和谐波电流之和，即 (3.8)同理，可分解成平均电流和谐波电流之和，即 (3.9)式中，、-n次直流谐波电流、电压幅值； 、-直流电流、电压平均值； 、-n次直流电流、电压谐波初始相角。利用式（3.7）、式（3.8)说明，当三相电网不平衡时，三相VSR直流侧电流会产生6、12、18等6的整数倍的特征谐波和2、4、8、10等次的非特征谐波。而直流电流谐波又导致产生三相VSR直流电压谐波，直流电压谐波通过PWM反过来又会影响三相VSR交流电压波形。3.1.2电网不平衡电动势的检测在三相VSR不平衡控制中，需检测电网不平衡电动势，通常有多种不平衡电动势的检测方法，这里介绍两种方法。方法一：二次谐波滤除法。设三相VSR电网电动势只含基波分量，即 （3.10）式中，。把检测到得三相不平衡电网电压进行dq变换，则正序交流电网电压变成了直流量，而负序交流电网电压则变换成了二次谐波电动势，若能在坐标系（d,q,o）中滤除二次谐波电压，即可获得正序电网电压的dq分量，再用检测到的电网电压减去正序电压就能得到负序电网电压，即 （3.11）实际上，电网电压中的低频二次谐波，一般不会像框图中采用低通滤波器，因为低通滤波器频带窄，要滤掉低频谐波就会影响控制系统的动态性能。与电流滤波一样采用陷波器把二次谐波滤除，基本框图如下所示：图3.1 采用陷波器检测不平衡电压方法二：参数辨识法。实际上，联立上式，并通过计算，容易求的同步旋转坐标系（d、q）中的正、负序电动势，即 (3.12) (3.13) (3.14) (3.15)这种不平衡电网电压的检测，首先要检测其瞬时电压值，再通过辨识相关参数、和，再由上面的式子就可以获得旋转坐标系的正、负序分量，如下图所示：图3.2 采用参数辨识检测不平衡电压3.2电压不平衡时PWM整流器的控制策略在电网电压不平衡时，电网电压可以分解成正序、负序电压。假定其正序电压幅值为,负序电压幅值为。根据EN 50160标准（公共配电网供电的电压特性）定义的三相电网电压不平衡比率为 (3.16)该国际标准规定的不平衡比率限值，对于低压和中压系统，小于2；对于高压系统，小于1。该不平衡比率是在十分钟的周期内量测得到的平均值，其允许的最大瞬时值为4。也就是说根据该标准，三相电网电压高于以上限值的就视为不平衡状况。三相PW