整流器的直接功率控制（DPC）Simulink仿真

    基于直接功率控制的整流电路主电路图如下所示：

主电路拓扑

    上图中Ua、Ub、Uc是三相交流电压，T1-T6是IGBT，L是滤波电感，C是滤波电容，RL是直流侧负载，电感L使整流器具有升压功能，电感电流i受电感电压UL的影响，如果忽略线路阻抗电压UR的影响，则电感电压UL只受整流器的直流侧电压Us和交流侧电压源电压U的影响，即UL=U−Us。当我们控制了输出电压Us时，我们就可以控制电感电压UL，通过对其相位和幅值的控制间接地实现了对交流侧电流i的幅值和相位的控制。

原理简述

    PWM整流器的直接功率控制的原理简述为：当测量三相交流电压ua,ub,uc和电流ia,ib,ic后,通过公式计算，完成三相到两相的变换，将三相abc坐标下的变量变换为两相αβ坐标系下的矢量uα、uβ、iα、iβ。根据公式计算瞬时有功功率p和无功功率q，并根据uα、uβ来计算出电压矢量的相角度θ。给出瞬时有功功率p和无功功率q的基准值p∗,q∗，有功功率的基准值由直流侧反馈电压计算决定，无功功率的基准值一般设为0。将实际有功功率和无功功率的值与用功功率和无功功率的基准值做差得到差值∆p和∆q，送入滞环比较器进行比较得到开关表的控制变量Sp和Sq。开关表需要预先设定，它输出的变量有Sa,Sb,Sc，用来控制整流器的功率开关的通断。控制开关表输出的变量也是三个，它们是Sp和Sq以及θ。

控制结构框图

仿真模型

    根据上述描述搭建仿真模型如下图所示，其中三相交流电网电压380V，整流侧直流电压给定值为800V，直流侧负载100Ω，0.25秒后再并入100Ω电阻，即负载电阻变为50Ω。

整体模型

    功率控制部分采用滞环控制，模型中用到两个滞环比较器，分别是有功功率滞环比较器和无功功率滞环比较器，滞环比较器的输入是给定功率与实际测得功率的差值，分别是∆p和∆q，滞环输出为实际功率偏离给定功率的状态Sp、Sq（有0和1两种状态）。由于滞环比较器的滞环宽度影响整流控制的开关频率和响应速度，因此需合理选择合适的滞环宽度。

功率滞环控制

    开关表是控制的主要部分，开关的不同状态对应不同的电压输出。开关表的输入为Sp、Sq以及扇区选择信号，通过输入可以得到所需的PWM 控制信号。

开关表即PWM生成

仿真结果

    运行仿真得到仿真结果如下：

交流电压、电流

有功、无功测量值

直流侧电压

    通过仿真可以看出，即使负载发生变化，直流电压也能够维持稳定，功率准确跟踪，控制效果还可以。

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