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随着电力电子装置的广泛应用,大量非线性电路的引入会给电力系统带来无功功率和谐波的污染,造成电能质量的下降。使用高功率因数整流器可以很大程度上抑制谐波污染,提高电能利用率。研究适用于高电压等级的新型功率因数校正技术是改善设备并网性能的重要途径,其中VIENNA整流器因其开关器件所承受电压应力为直流侧输出电压的一半、无桥臂直通问题、开关器件少等特点,容易做到高功率因数、高功率密度、高输出电压、高可靠性、低谐波污染,受到了广泛关注。本文系统地研究了 VIENNA整流器的工作原理与调制方法、数学模型与控制规律;非理想条件下实现电网同步的三相数字锁相环技术;最后得到VIENNA整流器的系统方案及仿真验证。主要研究内容包括:(1)VIENNA整流器工作原理分析,提出了对称双载波SPWM与简化三电平SVPWM两种调制方法,对三电平扇区判定、两电平等效转换、矢量作用时间和作用顺序等关键环节给出规范简化的算法,降低工程实现门槛。(2)推导VIENNA整流器三种参考系下的数学模型,设计了基于而同步参考系前馈解耦的双闭环控制器,得出简化传递函数并计算PI参数。针对SPWM和SVPWM,分别采用零序三次谐波补偿和正负短矢量作用时间调节的中点电位平衡控制策略。(3)针对电网同步关键问题,深入研究了非理想电网条件下的SRF-PLL、DDSRF-PLL、DSOGI-FLL、EPLL四类锁相环技术,提出了基于DSOGI-FLL的改进算法、基于EPLL的三相锁相环组合算法,并分别建模仿真分析了其锁相性能。从输出精度,动态特性,计算复杂度等方面分析了各锁相环的性能和适用场景。(4)综合考虑系统架构和性能指标,分析计算出主电路元件参数,并给出了系统硬件实现框架和软件流程框图。分别对双载波SPWM和SVPWM方法建模仿真,从系统仿真结果来看,SPWM和SVPWM均能达到指标要求,输入三相电流谐波畸变率THD低于2.5%,功率因数逼近1,输出直流电压纹波系数低于0.25%;相比之下,SVPWM的中点平衡效果更佳,但调制过程较复杂。