分类号
学校代码
10487
学号
密级
M201071229
硕士学½论文
应用于
UPS
的三相
PWM
整流技术研究
学½申请人： 殷
学科专业：
指导教师：
鑫
电气工程
康
张
勇
宇
教授
副教授
答辩日期：
2012
年
5
月
28
日
A Thesis Submitted in Partial of Fulfillment of the Requirements
For the Degree of Master of Engineering
The Research on Three-phase PWM Rectifier for UPS
Candidate: Yin Xin
Major:
Electrical Engineering
Supervisor: Prof. Kang Yong
Associate Prof. Zhang Yu
Huazhong University of Science & Technology
Wuhan 430074, P.R.China
June, 2012
独 创 性 声 明
本人声明所呈交的学½论文是我个人在导师指导下进行的研究工½
及取得的研究成果。½我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不
包含任½其他个人或集½已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做
出贡献的个人和集½，
均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声
明的法律结果由本人承担。
学½论文½者签名：
日期：
年
月
日
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本学½论文½者完全了解学校有关保留、½用学½论文的规定，即：
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本人授权华中科技大学可以将本学½论文的全部或部
分内容编入有关数据库进行检索，
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年解密后适用本授权书。
不保密 □。
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学½论文½者签名：
日期：
年
月
日
指导教师签名：
日期：
年
月
日
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 ½ 论 文
摘要
随着计算机的应用普及和全球信息½络化的发展，
UPS(Uninterrupted Power Supply)
得到了越来越多的研究和应用。UPS 系统以整流器、储½装½和逆变器为核心组成，
在电½发生故障时仍½在短时间内为用户负½½提供恒压恒频的交流供电，提高供电质
量和可靠性。整流器½为
UPS
系统的核心装½之一，在提高输入电流质量和功率因数
方面发挥着重要的½用。
本课题所研究的双在线式
UPS
产品，已经在银行、地铁等行业中取得较广泛的应
用。½是，据实际运行情况反映，产品存在着½侧电流谐波大、功率因数½等问题。
高频
PWM
整流器可以提供½谐波的正弦化输入电流，
功率因数可调，
UPS
中采用
PWM
整流技术½够解决传统产品中相控整流给电½带来污染的问题。同时，高频
PWM
整
流技术在电力系统有源滤波、无功补偿、超导储½、太阳½发电以及½流控制等领域
也有着十分广阔的应用前景。
本文中针对电压型三相
PWM
整流器，围绕
PWM
整流器工½原理、系统建模、系
统设计以及优化控制技术展开研究。根据项目性½指标要求，选取半桥拓扑结构½为
研究内容，并针对不同控制策略的要求，分别在三相
ABC
静止坐标系、两相αβ静止
坐标系和两相
dq
旋½坐标系下建立相关的整流器数学模型。然后经过比较，选取两相
dq
旋½坐标系下的双环控制策略进行控制器的设计。最后通过仿真和实验对所设计的
控制器进行验证，并提出了运行中市电关断电压尖峰问题的解决方案。
针对三相电流型
PWM
整流器，本文将电流型
PWM
整流器与电压型
PWM
整流器进行
了比较分析，并针对电流型
PWM
整流器交流侧电流震荡的实际情况，分析并指出震荡
原因。随后提出相对应的控制策略，以抑制电流震荡，仿真验证效果明显。
关键词：三相
PWM
整流 功率因数校正
在线式
UPS
PI
控制
I
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 ½ 论 文
Abstract
With the popularization of computer and the development of information network，
UPS
(Uninterrupted Power Supply ) system has been researched and applied more and more. The
UPS system is mainly made up of a rectifier, an energy storage device and an inverter. When
power is broken down, UPS could continuously provide CVCF AC power supply for load in
short time, as well as improve the security and reliability of power supply. The rectifier
which is the core of the UPS system, plays an important role in the improvement of the
quality of the input current and power factor.
The on-line UPS product which the issue discussed has been applied in bank, Metro and
other industries widely. However, according to the advice and feedback of user, the main
problem of these products is input current harmonic and low power factor. High-frequency
PWM rectifier can provide low harmonic input current and the power factor can be adjusted.
Using PWM rectifier technology in UPS can solve the pollution problem that traditional
products brought into the grid. In the same time, in active power filter, reactive power
compensation, superconducting magnetic energy storage, solar electrical energy generation
and power flow control and other fields, high-frequency PWM rectifier technology has a
bright prospect.
Aiming at the three-phase voltage source PWM rectifier, the working principle, system
modeling, system designing and optimization control technology of the PWM rectifier were
researched in this paper. According to the performance requirements, I select the half-bridge
topology as the research content, on the basis of the different control strategy, establishes the
mathematical model of rectifier in ABC,
αβand
dq reference frame. After comparing of
several control strategies, The control strategy based on voltage and current dual-loop
control in dq frame is selected for this paper. The viability of this method is verified by
simulation and experiments. And the solution to the decreasing of the voltage spike which is
II
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