降低对电网的谐波污染;并采用馈能放电，将蓄电池电能回馈到电网，节省电能。三相电压型PWM整流器是本系统研究的基础，担负着为蓄电池充电时提供直流电源及放电时向电网馈电的功能。本章给出了三相电压型PWM整流器的基本原理及建模仿真。
3.1 PWM整流器基本原理概论
PWM整流器是一个可工作在四象限的、交流侧和直流侧全控型的电流变换装置。首先通过PWM整流器的模型电路来阐述其基本原理。
图3-1
图3-1为PWM变流器模型电路。PWM变流器模型电路由主要由三部分构成: 交流网络、桥式功率开关管电路以及直流网络。其中交流网络可以等效为交流电动势E和网侧电感L的串联;直流网络可以等效为负载电阻RL和负载电动势eL串联;桥式功率开关管电路可以是电压型桥路也可以使电流型桥路。 忽略功率开关管桥路的损耗，根据交流侧和直流侧功率平衡关系可得3.1式
（3-1）
式中:
V , I 一交流侧电压、电流; Vdc, ldc一直流侧电压、电流。
由式(3.1)可知:模型电路的的交，直流两侧相互制约。下面通过分析模型电路的交流侧电压电流来研究PWM变流器的运行原理。为简化分析，忽略PWM的谐波分量，只考虑基波，稳态运行时，PWM交流侧电压电流矢量关系如图3.2所示。
以E为参考矢量，控制V，可实现四象限运行。如
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不变，则
也不变，V的运行轨迹便成了以为半径的圆。在V分别抵达A, B, C, D四
个特殊点时，PWM整流器分别呈现纯电感特性、正电阻特性、纯电容特性和负电阻特性。
A)纯电感特性运行 B)正电阻特性运行 C)纯电容特性运行 D)负电阻特性运行
图3.2PWM变流器交流侧稳态矢量关系图
E一交流电网电动势矢量 V一交流侧电压矢量 VL-交流侧电感电压矢量 I一交流侧电流矢量
对PWM整流器在四个特殊点间的运行规律详细分析如下:
1.电压矢量v端点在圆轨迹弧AB上运动时，PWM整流器运行于整流状态。此时，电网的有功和感性无功注入到PWM整流器，电能从电网经过PWM整流器输送到直流负载。注意，当PWM运行在B点时，是单位功率因数的整流控制;在A点运行时，电网中只有感性无功注入PWM整流器，此时有功功率不会注入PWM整流器。
2.当电压矢量v端点在圆轨迹弧Bc上运动时，PWM整流器运行于整流状态。此时，PWM整流器需从电网吸收有功及容性无功功率，电能将通过PWM整流器由电网传输至直流负载。当PWM整流器运行至C点时，PWM整流器将不从电网吸收有功功率，而只从电网吸收容性无功功率。
3.当电压矢量V端点在圆轨迹弧CD上运动时，PWM整流器运行于有源逆变状态。此时，PWM整流器需向电网传输有功及容性无功功率，电能将从PWM整流器直流侧传输至电网。当PWM整流器运行至D点时，便可实现单位功率因数有源逆变控制。
4.当电压矢量V端点在圆轨迹弧DA上运动时，PWM整流器运行于有源逆变状态。此时，PWM整流器向电网传输有功及感性无功功率，电能将从PWM整流器直流侧传输至电网。
根据上述分析，实现PWM整流器四象限工作的条件是对网侧电流进行控制。 一种方式是控制PWM整流器的交流侧的电压来对它的网侧电流进行间接控制;另
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一种方式是通过网侧电流的闭环控制来对PWM整流器的网侧电流进行直接控制。
3.2可逆充放电装置中PWM整流器的选择
3.2.1 PWM整流器的分类
随着PWM整流器的技术发展，己经设计出多种PWM整流器，其分类如下[32]:
PWM整流器的分类方式很多，最基本的分类方法就是将PWM整流器分成电压型、电流型，这是由于电压型和电流型PWM整流器均有其独特的特性，所有其他的PWM整流器都可以归类成这两类整流器。
3.2.2 PWM整流器的选择
电压型PWM变流器的直流脉动比电流型变流器的小，且电压型PWM变流 器的输入电流连续可控。通过可逆充放电装置，蓄电池中储存的电量在用电高峰 期可以释放出来逆变上网，而传统的二极管整流器的能量只能单向流动。在PWM 变流器构成的可逆充放电装置中，如果选择的合适的控制策略，直流侧电容的电 容量会大大减小，从而保障了装置的可靠运行。本课题选用的是三相全桥PWM 整流器。
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3.3三相PWM变流器的工作原理
如图3.3所示为三相全桥PWM整流器主电路的拓扑结构图。图3.3中，ea , eb ,ec表示网侧的三相电源电压。三相PWM整流器的功率开关管损耗、交流滤 波电感寄生电阻用R表示。交流电源内部电感用L表示，网侧电感L保证了三相 PWM整流器的正常运行。随着网侧电感值L的增大，电流的高次谐波含量将减少， 但网侧电感值L过大又会降低系统的动态响应速度。所以，选择合适的电感值对 系统的稳定尤为重要。在直流侧加电容C是为了滤除直流电压的脉动分量，确保 整流器能够正常运行。随着电容C取值的增大，直流侧电压的谐波含量将减小， 抗干扰能力也将增强，但是系统的响应速度会随之减慢。因此直流侧电容的取值 也至关重要。网侧电感L和直流侧电容C的选取将在第五章中重点介绍。直流侧 电压eL和电阻是蓄电池的等效模型。
整流桥由3个桥臂组成，每个桥臂是由两个全控型功率器件IGBT反并联两 个二极管构成。其中二极管是在功率开关管IGBT截止时起续流作用的，从而实 现了电流的双向流动。
图3.3三相电压型PWM整流器拓扑结构图
三相电压型PWM整流器具备两种不同的开关状态。本文详细介绍了基于单极性二值逻辑开关函数Sk (k = a, b, c)的开关状态函数，开关函数定义为2.2: 1一上桥臂导通，下桥臂断开
0一下桥臂导通，上桥臂断开 (k=a, b, c) (2.2)
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则三相PWM整流器共有= 8种开关状态(000-111)，其中(001-110)为6
个非零矢量，V0(000) ,V7(111)为两个零矢量。利用空间电压矢量来描述三相桥的开关状态，如图3.4所示，空间被6个非零电压矢量划分成6个扇区。
图3.4三相VSR空间电压矢量分布
如图3.5，假定电源是理想的三相正弦波电压。单位功率因数控制时，若
则
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