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1、1引言三相pwm整流器rfi于它能控制直流电压和网侧功率因数而被广泛应用于四象限运行变频器的前端。电压电流双闭环控制算法的前题是获得网侧电压的相位，而和位的捕获大都是采用过零比较器，然后用dsp的capture來捕获脉冲的硬件方法实现锁相。虽然这种方法在工程上容易实现，但是当网侧三相电网电压不平衡或者电压含有谐波时，就不能准确的捕获基波止序的过零点，从而影响锁相的精度。本文在结合pwm整流器空间矢量解耦控制算法的基础上，将软件锁相环技术应用在pwm整流器控制算法中，并给出了此算法的工程设计方法。用matlab中的simulik搭建了系统的仿真

2、模型，并在仿真和实验中验证此算法的可行性。2软件琐相环原理及设计2.1硬件锁相电路图1示出用dsp外围的硬件锁相电路原理图。采用过零比较方式，即电网电压在过零时刻触发dsp的捕获中断，同时dsp的计数器开始读取这次脉宽长度，在捕获中断中读取上一次捕获寄存器的值。这种方案虽然硕件和软件原理比较简单，易于工程实现，但是由于电网电压在50hz附近波动以及电网含有谐波或三相不平衡等问题，就很难保证相位的同步和精度了。尤其在整流处于能量回馈状态，如果相位不能与电网同步，将给电网带来谐波污染。2.2瞬时无功理论锁相原理⑴瞬时理论锁和的基木原理是将三和输入

3、电压出、Ub、Uc转换到静止的ap坐标系,然后从静止的坐标系转换到与电压同步的旋转dq坐标系得到交流电压的宜流分量Ud、Uq。其屮变换所用的旋转角8,是软件锁相环的输出。如果锁相角与电网电压相位同步，则电压输岀真流分量uq等于0。将0与锁相变换后得到的比相减后得到误差变化信号，将其经过pi调节器后可视为误差信号3,3经过一积分环节后的输出即为电网电压的和位0。整个过程构成一个反馈，通过pi来达到锁相的目的。若电网电压不平衡时候，电网电动势可描述为正序电动势、负序电动势、零序电动势三者的合成。三相不平衡屯压经过静态动态坐标变换后，只有正序分量转

4、换为直流分量，负序、零序经过dq转换后都是高频分量，经过高频滤波后软件锁和的输出就不受负序、零序的影响，这样就能保证软件锁和跟踪的是基波正序分量。算法中的滤波是通过积分坏节來实现，仿真试验可以看出分析的正确性。图2示出在0.17s时瞬时功率电压锁相跟踪波形。图2瞬时功率电压锁相跟踪波形从仿真结果图屮可以看出，电压跟踪波形迅速跟踪输入的电压相位。3pwm整流器原理3.1pwm整流器数学模型图3示出三和pwm整流器的拓扑结构。设三和电网电压平衡，网侧电压山、业、Uc，交流侧输入滤波电感I,宜流侧电容C,直流侧负载电阻「，功率开关按采用的调制方式动

5、作。图3三相pwm整流器的主电路结构rh电路拓扑结构和工作原理得出在三相静止坐标系下的方程式(1)。采用空间坐标变换，将式(1)变换到两相静止坐标系比，Up,进一步将Uq,邯静止坐标转化到动态坐标系Ud，Uq,版权所有CA8@"sacaU严兀益Ub=Ls^+Rslb+Ucbq二厶牛+Rjc+J出(1)转换方程式(2),鹭所有吨也Bsin^1"-sin3cos(9转换后的方程式(3),版权所有匚逊£叫二厶稳+%-叫@+乙di忙厶牙+陷+叫“乙在三相电压平衡的情况下，电压通过dq处标变换后为直流量，即ud=umuq=0(4)将上式(4)带入式(3

6、)，即得到电网同步dq处标系下的数学方程式(5)。版权所有CA800如dt一R"+w厶錯+UII!=_L叫_Rj(Sdts(1y”从上式看出两项电流从在耦合，为了消除两项之间的耦合，采川pi解耦控制⑵⑶。3.2改进的工程实现策略结合软件锁和的原理和整流器的控制思想，克服传统直接用比较器与dsp捕获单元相结合的硕件方案的不足，提出软件锁相双闭坏空间矢量pwm整流器电流解耦控制方案，图4示出软件控制框图。在工程中用ti2406dsp作为主控芯片,利用定时器1下溢中断实现控制算法。实现方法，系统启动置初次上电标志。在下溢屮断屮判断是否初次运行，如果

7、是初次运行则进行软件锁相piH动调整程序，运行儿秒软件锁和调整完后，关闭初次上电标志，定时器下溢切入主算法计算状态，图5示出定时器下溢中断流程图。采用这种控制方案结构简单，易于工程实现。图4软件控制框图图5定时器下溢中断流程图4仿真及实验结果4.1仿真结果木文用matlab软件对软件锁和双闭环空间矢量pwm整流器进行了仿真，仿真参数为交流侧输入电压50v,系统功率1kw,直流母线电压给定150v,负载503,交流侧滤波电感5mho图6a示出电压给定150v时直流侧电压Ude的输出，可以看出屯压纹波很小。图6b示岀单位功率因数运行状态下交流侧电

8、压Usa和电流isa相位波形。图7a示岀整流状态突变到逆变状态直流电压输岀电压口比迅速达到给定电压。图7b示出整流状态突变到逆变状态下交流侧电压归和电流isa的波形