基于SVPWM的航空高功率因數整流器設計

現代飛機越來越多地采用電力作動技術，大量先進機載用電設備的應用使得飛機供電系統容量迅速增加。傳統的變壓整流器和非線性負載的大量使用使電網中電流諧波含量較高，對飛機供電系統和供電質量造成很大影響。消除電網諧波污染、提高整流器的功率因數是電力電子領域研究的熱點。空間矢量PWM(SVPWM)控制具有直流側電壓利用率高、動態響應快和易于數字化實現的特點。本文采用空間矢量技術對三相電壓型整流器進行研究，使其網側電壓與電流同相位，從而實現高功率因數整流。

1 空間矢量控制技術
SVPWM控制技術通過控制不同開關狀態的組合，將空間電壓矢量V控制為按設定的參數做圓形旋轉。對任意給定的空間電壓矢量V均可由這8條空間矢量來合成，如圖1所示。任意扇形區域的電壓矢量V均可由組成這個區域的2個相鄰的非零矢量和零矢量在時間上的不同組合來得到。這幾個矢量的作用時間可以一次施加，也可以在一個采樣周期內分多次施加。也就是說，SVPWM通過控制各個基本空間電壓矢量的作用時間，最終形成等幅不等寬的PWM脈沖波，使電壓空間矢量接近按圓軌跡旋轉。主電路功率開關管的開關頻率越高，就越逼近圓形旋轉磁場。

為了減少開關次數，降低開關損耗，對于三相VSR某一給定的空間電壓矢量，采用圖2所示的合成方法。在扇區I中相應開關函數如圖3所示。零矢量均勻地分布在矢量的起、終點上，除零矢量外，由V1、V2、V4合成，且中點截出2個三角形。一個開關周期中，VSR上橋臂功率開關管共開關4次，由于開關函數波形對稱，諧波主要集中在整數倍的開關頻率上。