双闭环控制的三相电压型PWM整流器的研究.pdf
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1、第 卷第 期 年 月新余学院学报 ,双闭环控制的三相电压型 整流器的研究 李瑾(南昌工程学院电气工程学院,江西南昌 櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆)摘要:针对传统的不控整流电路中网侧电流谐波很大、晶闸管相控整流电路中深控时网侧功率因数低和闭环控制时动态响应慢等问题,设计出一种引入脉冲宽度调制技术的三相电压型整流器。在完成三相电压型整流器的电压外环电流内环的双闭环控制系统设计的基础上,对其进行了仿真实验。仿真结果表明,与不控或相控整流电路相比,该三相电压型 整流电路中,不仅输入电流的谐波大大减小,电能可双向流动,能够实现整流和逆变状
2、态下的单位功率因数运行,还可较好地抑制负载突变时直流侧电压的波动,从而显著提高系统的抗扰能力,真正实现绿色环保和高效节能的高度结合。关键词:三相电压型整流器;脉冲宽度调制;双闭环控制;电流前馈解耦中图分类号:文献标志码:文章编号:()櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆 收稿日期:基金项目:江西省教育厅科学技术研究项目“基于一体化控制策略的双 变频调速系统的研究”()。作者简介:李瑾(),女,湖北武汉人,副教授,硕士,主要从事电力电子研究。传统的整流电路一般采用不控或相控整流。不控整流需使用大电容进行滤波,输入电流谐波很大;相控整流器虽
3、应用时间较长,技术也较成熟,但存在网侧电压波形畸变、谐波污染、深控时网侧功率因数低及闭环控制时动态响应慢等问题 。将脉冲宽度调制(,)技术用于三相电压型整流器,能使直流电压稳定可调,可实现能量的双向流通,网侧电压电流同相或反相,而且输入电流的谐波大大减小 。因此,三相电压型整流器(,)广泛用于有源滤波、交流传动、高压直流输电、新型不断电电源供给器(,)、统一潮流控制器及太阳能、风能发电等领域 。电流控制主要有间接电流控制和直接电流控制,间接电流控制的 动态响应较慢且对参数的变化敏感。本文设计出一种引入 技术的三相电压型整流器,采用电压电流双闭环的直接电流控制,仿真实验的结果说明该三相 不仅输入
4、电流的谐波小,可实现整流和逆变状态下的单位功率因数运行,还能较好地抑制负载突变时直流电压的波动,从而显著提高系统的抗扰能力,真正实现绿色环保和高效节能的高度结合。三相 的数学模型三相电压型 整流器电路如图 所示,它在同步 坐标系下的数学模型见式()。()()第 期李瑾:双闭环控制的三相电压型 整流器的研究 图 三相电压型 整流器电路式中,、是三相电网电动势、经 坐标变换后得到的 、轴分量,、是三相电流、经 坐标变换后得到的 、轴分量,开关函数 表示上桥臂开通,下桥臂关断,则反之(、)。三相 控制系统设计图 是电压电流双闭环控制的三相 控制框图,其中电压外环给电流内环输出有功电流的期望值为,改变
5、 可调节功率的大小及方向。、分别与它们的实际值比较后送到电流调节器,再经前馈解耦后得到交流侧电压在 轴与 轴上分量的期望值即、,并引入空间矢量脉冲宽度调制(,)控制,即通 过 改 变 主 电 路 中 的 开 关 状 态 来 控制 。图 控制框图 电流内环设计电流内环起到使交流侧电流值能跟随其期望值,并可实现单位功率因数运行的作用。式()说明 的 和 存在耦合,这里采用前馈解耦来简化设计,控制方程如下:()()()()()式中,、分别是 调节器的比例、积分系数,新余学院学报 年、分别是 调节器的比例、积分系数。由式()可看出,电流环实现了、的解耦,其控制模型如图 所示。以 为例,解耦之后的电流环
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