整流器模型的种类有哪些？

摘要： 整流器是电力电子技术中的重要组成部分，用于将交流电转换为直流电，其模型的建立直接影响控制策略的选择和系统性能，以下是对整流器模型的详细介绍：1、三相PWM整流器模型数学模型：三相P...

整流器是电力电子技术中的重要组成部分，用于将交流电转换为直流电，其模型的建立直接影响控制策略的选择和系统性能，以下是对整流器模型的详细介绍：

1、三相PWM整流器模型

数学模型：三相PWM整流器的数学模型通常采用基尔霍夫定律和拉格朗日方程建立，由于开关函数描述的数学模型为非线性且控制器设计困难，因此采用开关周期平均法建立系统平均模型，从而分离扰动得到稳态模型和线性时不变的小信号模型。

坐标变换：在三相PWM整流器的数学模型中，常用的坐标变换包括abc到DQ和dq的变换，这些变换有助于将复杂的三相交流量转化为容易控制的两相直流量。

控制策略：经典的控制方法是基于dq坐标系的双闭环控制方法，这种方法克服了滞环电流控制开关频率不固定的缺点，具有电流响应速度快、系统鲁棒性高的优点。

2、Vienna整流器模型

工作原理：Vienna整流器在静态下工作时，实际上是交流侧的三个工作在Boost状态下的滤波电感和直流侧的两个均压电容不断充放电的过程。

数学模型：Vienna整流器的数学模型同样需要在多个坐标系中进行分析，以得到各自的等效拓扑结构、电路工作机制和特点。

3、基于模型预测的整流器模型

预测控制原理：模型预测控制（MPC）通过分析电压型PWM整流器的工作原理，建立在三相静止abc坐标系和两相旋转dq坐标系下的数学模型，预测控制算法包括基于状态方程模型预测控制算法、基于阶跃响应模型的动态矩阵算法和广义预测控制理论。

仿真与验证：利用MATLAB Simulink搭建仿真模型，可以对所设计的预测控制器与PI控制器的控制效果进行分析比较，实验结果表明，电流内环采用预测控制器的PWM整流器能够获得更快的电流响应速度，并实现整流器单位功率因数运行、较小的有功和无功功率波动。

4、Simulink中的PWM整流器模型

模型组成：Simulink模型详细展示了三相电源、PWM控制器、六步逆变器/桥臂、滤波器、电压和电流检测以及仿真接口等关键组成部分。

设计优势：Simulink作为一种强大的多域仿真和基于模型的设计工具，提供了直观的图形化界面，支持与MATLAB环境的无缝集成，允许工程师构建动态系统的可视化模型并进行交互式仿真。

5、三相整流器的一般数学模型

KVL方程：对每一相列出KVL方程，并写成矩阵形式，然后进行坐标系转换，最终得到dq轴下的数学模型。

解耦控制：根据解耦控制算法，将d轴和q轴电流进行解耦，得到每相电流的控制量，送入控制器进行PID控制或其他控制算法计算。

整流器模型的建立是一个复杂而精细的过程，涉及到多种数学方法和控制策略，不同的整流器类型和应用场景需要选择不同的模型和方法，随着电力电子技术的不断发展，新的模型和控制策略也在不断涌现，为整流器的性能提升和应用拓展提供了更多可能性。