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《PWM整流器电流控制策略的研究》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、·电力电子技术·《电工技术杂志》2003年第12期PWM整流器电流控制策略的研究122张笑微 李永东 刘 军(11西南科技大学 62100221清华大学 100084) 摘 要 对三相电压型PWM整流器的电流控制策略进行了研究,提出在两相静止坐标系下的预测电流控制和同步旋转坐标系下的PI调节直接电流控制策略,并对这两种控制器的性能进行了比较研究,最后给出仿真和实验结果。关键词PWM整流器 预测电流控制 PI调节直接电流控制统变换到两相α2β静止坐标系中,遵循变换前后功1 引言率不变原则,对三相电压型PWM的数学模型进行三相
2、电压型PWM整流器的控制可以达到直流3s/2s变换,可得α2β坐标系下变流器的数学模型端电压稳定、线电流正弦、功率因数可控。其控制Z1pX1=A1X1+u1(1)从本质上来说是对交流侧电流的控制,电流控制的式中Z1=diag{LsLsCd}目的是使交流侧电流跟踪电流给定。根据在控制环XT1=[iαiβUdc]节中是否采用电流闭环,可以把变流器的电流控制-Rs0-dα[1～3]策略分为间接电流控制和直接电流控制。间A1=0-Rs-dβ接电流控制是通过控制调制电压的幅值和控制调制dαdβ0电压与电源电压的相对位移来控制输出直流电
3、压和Tu1=usαusβ-Id0功率因数的目的,虽可以省去电路中昂贵的电流传 用矢量表示的变流器模型为感器,但它的动态性能不够好,在暂态过程中,交流侧电流会产生直流偏移,仅适合于控制性能要求us=Rsis+Lsdis+ur(2)dt不高,对动态响应要求低的应用场合。直接电流控式中 us=usα+jusβ制在电路的输入端引入了交流电流反馈,具有快速is=iα+jiβ动态响应,开关模式良好,控制电路结构较简单等ur=d·Udc=urα+jurβ,其中d=dα+jdβ优点。设tn时刻三相电流值为is(tn),由预测电流2 直接电
4、流控制策略控制的原理,计算一个开关周期内开关器件的导通211 两相静止坐标系下的预测电流控制率,使实际电流在采样周期Ts后电流等于指令三相静止坐标系下的预测电流控制在20世纪值,即380年代末研究得比较多,但是由于它采用的是电is(tn+Ts)=is压正弦PWM调制,故电压利用率只能到达则)301866。本文采用两相静止坐标系下的预测电流控dis(tn+Ts)-is(tnis-isis≈=dtTsTs制,使用空间电压矢量PWM方法,直流电压利用率可以到达1,扩大了系统的带载稳定范围,增加所以式(2)可写为系统的调节能力。Ls
5、3ur=us-Rsis-(is-is)(3)Ts采用坐标系变换,将ABC坐标系下的三相系 上式即为应该施加在变流器前端的调制电压,即空间电压矢量调节值。根据文献[4]所述四川省应用基础研究计划课题(02GY0292020)SVPWM方法,确定出8个电压基本矢量的选取和—57—《电工技术杂志》2003年第12期PWM整流器电流控制策略的研究所要施加的时间,从而就确定了三相开关状态,实别对两相静止坐标系下的预测电流控制和同步旋转现SVPWM控制。坐标系下的电流PI调节的控制策略进行仿真分析,212 同步旋转坐标系下PI调节电流
6、控制图2给出了突加电阻负载时的两种控制策略的电流对三相电压型PWM的数学模型进行dq变换,和电压响应的仿真波形。得到同步旋转坐标系下的数学模型Z2pX2=A2X2+u2(4)Z2=diag{LsLsCd}TX2=[idiqUdc]-RsωLs-ddA2=-ωLs-Rs-dqdddq0Tu2=[usdusq-Id0] 将d轴取为与A相电压相量重合。设交流侧三相电源电压为2usk=Usmcosωt-(k-1)π(5)3k=1,2,3分别代表A,B,C三相。则在dq坐标系下图1 同步旋转坐标系下PI调节电流控制示意框图usd=仿
7、真条件为:Rs=0102Ω,Ls=6mH,Cd=usq940μF,Ts=100μF,Udcref=283V,Rdc=0～>502π4usacos(ωt)cos(ωt-)cos(ωt-π)Ω,Kp-v=011,Ki-v=1,仿真结果如图2所示。2333usb312 实验验证24-sin(ωt)-sin(ωt-ω)-sin(ωt-π)usc实验工作采用日本MyWay公司生产的功率电333子学开放平台PE2PRO构建该PWM变流器控制装Usm=2(6)置。控制板采用TI公司的TMS320C32浮点型0DSP作为主CPU,具有32位
8、浮点运算能力,可以网侧输入功率为保证足够的控制精度。控制算法采用MyWay公司P=usdisd+usqisq=usdisd(7)提供的C语言编制,实现简单且容易修改。图3Q=usdisq-usqisd=usdisq和图4给出了突加电阻负载时的两种控制策略的电 于是,控制d轴电流即可控制有
