电压型PWM整流器直接功率控制技术

《电压型PWM整流器直接功率控制技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第23卷第3期电工电能新技术v01．23。No．32004年7月AdvancedTechnologyofElectricalEngineeringandEnergyJuly2004---wV．电压型PWM整流器直接功率控制技术王久和1’2，李华德1，李正熙3(1．北京科技大学，北京100083；2．北京信息工程学院，北京100101；3．北方工业大学，北京100041)摘要：本文介绍了目前三相电压型PWM整流器电压定向功率直接控制(VO．DPC)系统及基于输出调节子空间的功率直接控制(ORS．DPC)系统的原理，分析了直接功率控制系统的性能；并进行了仿真研究。研究和分析表明，三相电压

2、型PWM整流器直接功率控制系统具有结构和算法简单、无PWM调制模块、高功率因数、低谐波、动态性能良好等优点；值得进一步研究。关键词：PWM整流器；直接功率控制；瞬时功率；输出调节子空间中图分类号：TM4文献标识码：A文章编号：1003．3076(2004)03．0064-041引言2电压定向直接功率控制(VO．DPC)PWM整流器具有能量双向流动、恒定直流电压控制、低谐波输入电流、单位功率因数的优点，广泛应用于单位功率因数整流、有源滤波及无功补偿、交流传动等变流控制中。PWM整流器控制策略有多种，主要有直接和间接两种电流控制策略¨·。“间接电流控制”策略的显著优点是结构简单、无需电流

3、传感器、易于实现、静态特性良好；其缺点为稳定性差、动态响应慢、存在直流电流偏移及电流冲击等，制约了该种策略的应用。“直接电流控制”策略的优点为动态响应速度快、限流容易、控制精度高，其主要缺点是实现PWM整流器的电压空间矢量控制，需要解决正弦函数、反正切函数查表的问题并需要进行一系列乘除法运算，则需要复杂的算法(由DSP或多片单片机实现)和调制模块。对此，在交流源电压一定的情况下，如能直接控制PWM整流器的瞬时功率(有功和无功)，同样可收到控制瞬时输入电流的效果，此种控制策略称为直接功率控制(DPC)。由于直接功率控制PWM整流器采用瞬时功率控制，则具有更高的功率因数、低的THD、算法

4、及系统结构简单等优点，引起一些学者的兴趣。对此，本文介绍两种PDC的组成和原理，并对其性能进行了分析和仿真研究。三相电压型PWM整流器主电路如图1所示，图中u。、u。、u。为三相对称电源电压；i。、i。、i。为三相线电流；S。、S。、S。为整流器开关管的开关信号，Sj(．7=o、b、c)=1(上桥臂开关管导通，下桥臂开关管关断)，sj=0(下桥臂开关管导通，上桥臂开关管关断)；U乱为直流电压；R、L为滤波电抗器的电阻和电感；C为直流侧电容；R。为负载；U。、U由、U。为整流器的输入电压；i。．为负载电流。图1三相电压型PWM整流器主电路Fig．1Maincircuitofthree—

5、phaseboosttypePWMrectifiers采用电压控制的VO—DPC系统结构㈨如图2所示，图中略去了R的影响。功率和电压估算器根据收稿日期：2003．12．23基金项目：北京市重点自然科学基金资助项目(KZ200410005005)作者简介：王久和(1959．)，男，辽宁籍，博士研究生，教授，主攻电力电子技术及变频技术；李华德(1941．)，男，辽宁籍，教授，博导，主攻电力电子技术及交流传动。第3期王久和，等：电压型PWM整流器直接功率控制技术65检测到的电流i。、i。，S。、S。、Sc及直流电压u。。计算瞬时有功和无功功率的估算值P、q及三相电压“。、u“、“。在固定印

6、坐标系中的“。、M。。P和q与给定的p。，和q忡f比较后送入滞回比较器输出s，、Is。开关信号，P。，由直流电压外环设定，g。，设定为0，实现单位功率因数。u。、u。送入扇形选择器输出口。信号。0。由(n一2)詈≤0。≤(n一1)詈(n=1，2，⋯，12)确定。根据s，、S。、0。在开关表中选择所需的s。、S。、S。，去驱动主电路开关器件及供给功率和电压估算器。图2vo．DPC系统框图Fig．2BlockdiagramofVO—DPCsystem在三相电压对称、三相电流对称及略去R上损失的情况下，根据检测到的交流电流瞬时值及其对时间的导数、直流电压、电感￡、开关管驱动信号S。、Sb、

7、S。就可估算P、q心3。为实现无电压传感器，将i。、i。、i。经3／2变换，得到i。、ie。根据P、q及i。、i。可计算电源电压u。、H。值b1。为实现电源电压空间矢量位置的选择，由“。、u。确定的口幅角0=arctguj，根据0确定“o／．1的位置。根据Ⅳ的位置及S。、S。可在预存的开关表中选取

8、S。、S。、．s。。3基于输出调节子空间的直接功率控制(ORS．DPC)3．1输出调节子空间【ORS)设．)，=[Y。Y：]’为输出矢量，Y。、Y：分别取为瞬时