三相PWM整流器拓扑结构是怎样构成的？

前言：
此文章是在参与三相PWM整流器项目后，对其理解，以前并没有从事相关行业经验。
参与项目前涉及相关知识点（储备）：
1.SVPWM算法的掌握与理解。
2.不可控整流。
3.DC-DCbuck，BOOST电源理解
参与次项目后，知识点（新增）。
1.三相 ，单同步坐标系锁相算法（电网电压平衡）
2.单相，延迟法虚拟两相锁相算法
3.电压外环闭环控制算法（直流母线电压）
4.电流内环闭环控制算法（交流测电流控制）
5.clark坐标变换原理
6.park坐标变换原理
7.PID调节器
8.TZ模块中断了解
9.can通讯
接下来文章将围绕此项目涉及知识点展开描述：
三相PWM（PFC）拓扑结构
电感电压超前于电感电流90度

公式如下：


四象限原理：
控功率因素为1；
图2钟当交流测电流电流在B点时，电流方向与电网方向同向，功率因素为1，实现整流，此时整流器向电网吸收能量。处于电动状态，耗电、耗能；
图4钟当交流测电流电流在D点时，电流方向与电网方向方向，功率因素为-1，实现逆变，此时整流器向电网发送能量。处于发电状态，省电、节能；
此时问题来了，从数学角度将，在D点为什么会并网呢？不是电流与电压反向了吗？不是会有污染吗？
解答：
电流和电压是两个概念。
**理解：**建立一个最简单的系统，A是发电机（电网），B是用户（整流器）。AB之间用导线相连。如果设定从A-》B电流方向为正，那么A流出正的电流，B流入正的电流；反之也可以说A流入负的电流，又因为电流是正弦波，反向等于相位差180度。
但是在一般研究电力系统的时候，通常不会去计算电流，而是直接研究功率。
有功功率：P=UIcoswt；
无功功率：Q=UIsinwt；
wt是UI之间的夹角。又因为电流在一根导线上是处处相等的，如果在AB上没有功率消耗的话，那么A点流入的功率和B点流出的功率必然相等，所以AB亮点的电压是相等的。

交流侧电感的设计尤为重要，起到升压和滤除谐波作用；桥式功 率开关管连接网侧和直流侧，通过对开关管的控制实现能量流动方向控制；并联的二 极管在开关管关断时，起到续流的作用；**直流侧的储能电容是电压型 PWM 整流器的 标志，**直流侧电容不仅可以滤除输出电压纹波，稳定输出电压，还可以滤除因为直流 母线电压 PWM 调制作用，在网侧电流中产生的谐波。
通过上述描述：
可以很容易理解，可以通过控制交流测电流i，实现交流侧电压并网的目的。
通过四象限原理：

上述数学模型可以知道。
通过控制交流侧变量可以控制直流侧变量，反之也可以实现直流侧对交流测的控制。
接下来的内容将描述如何控制环路，从系统层面与软件层面进行理解。
系统框图
1.无锁相环的系统框图

环路理解：
1.含锁相环的系统框图
以下附有两张系统框图，图一为此软件的结构，图2为另一种理解形式，两种形式一样
见下分析：
图1中是用的dq轴电压转换，图2是用Alp，belta轴电压转换；结果是一样的环路控制。
此处放两张图的目的是，为了更好的理解此环路控制原理。


环路理解：以图一为例，
软件层面理解
后续补充软件流程图。
软件控制中分为三个环路，
1.电压外环，电压外环为在控制直流侧输出电压，并依据设计的控制策略为电流内环提供参考电流。
软件中
函数名：void VoltLoop（void）；
输出变量：RefRecID ；
电压外环为电流内环提供参考电流。
RefRecID = iTempLAx / Funcode.BasicPara.RefRecIDFilter;
2.锁相环路
软件中：
函数名：void PhaseLock（void）
输出变量：IinTheta
其他输出变量： IinSin = SUBPTR_SINCAL（IinTheta）; IinCos = SUBPTR_SINCAL（IinTheta + 0x4000）; IinD = IinDAcc 》》 15; IinQ = IinQAcc 》》 15; 3电流内环
依据设计控制策略，控制交流侧电流快速追踪参考电流，实现交流侧电流跟踪电网电压同相位波动。
电压内环数学模型如下所示：

软件中：
void CurrentLoop（void）
电压外环提供的参考电流，交流侧电流跟踪参考电流。Q轴参考电流为0，控功率为1.（坐标变换用到锁相角度IinTheta）
TempErr = RefRecID - IinD;
TempErr = 0 - IinQ;
输出 VinDRefPI 、VinQRefPI
4.通过环路输出的参考电压：
pwm输出的参考电压D、Q轴，如电流内环数学模型所示。
void PwmRefUdq（void）
{
VinDRefC = （（int32）IinQ * Funcode.BasicPara.LCoeff） / 100; VinQRefC = （（int32）IinD * Funcode.BasicPara.LCoeff） / 100; PwmRecD = VinD + VinDRefC - VinDRefPI; PwmRecQ = VinQ - VinQRefC - VinQRefPI; }
电流内环还有无差拍电流控制。需要再次理解？？？？
5.SVPWM发波（母线电压逆变中，有一个调制系数，调幅值？？？（确定））
旋转–》静止变换;2/3变换;整流器SPWM发波
坐标旋转用到的角度为IinTheta
void PwmGen（void）
IinSin = SUBPTR_SINCAL（IinTheta）; IinCos = SUBPTR_SINCAL（IinTheta + 0x4000）; TempAlpha = （（int32）IinCos * PwmRecD - （int32）IinSin * PwmRecQ） 》》 15; TempBeta = （（int32）IinSin * PwmRecD + （int32）IinCos * PwmRecQ） 》》 15; 扇形区域判断，根据扇形区域判断，每个载波周期的开关管的动作状态。
仿真模型层面理解
注意点：串联威廉希尔官方网站 电流处处相等，控制图与仿真图，电流采样点不一样，但是电流一样
仿真模型（可运行）
仿真模型和控制原理图一样。理解如下
1.母线环路，为电流环提供D轴参考电流，Q轴参考电流为0
2.锁相环输出角度wt，其提供角度，一、为电流内环坐标变换提供角度；二、为锁相环，网侧电压坐标变换提供角度；三、为电流环输出后的电压，的坐标变换提供角度。
3.电流内环，输出电压，进行逆变。数学模型见上。
4.逆变输出，输出电压并网。
仿真模型如下图所示。

仿真波形入戏图所示。
母线电压

母线电压恒定，通过PID调节器可以调节母线电压波动情况。
2.锁相角度

3.交流测电流

4.逆变电压，给定值

可以看到，输出电压与网侧电压同相位
5.桥路开关管状态

应用场所
1.对托系统的能量回馈
四象限接法、回馈模式接法
2.新能源汽车的能量存储
3.新能源汽车汽车充电桩
4.光伏逆变（控功率因素）。