1引言
三相電壓型PWM整流器的控制方式可分為直接電流控制和間接電流控制,。盡管間接電流控制的動態(tài)響應(yīng)不及直接電流控制，但由于它開關(guān)機(jī)理清晰,，不需要電流傳感器和電流控制回路,，所以PAC控制仍有一定的應(yīng)用場合。間接電流控制[1]又稱幅值相位控制(PAC),，它對PWM整流器輸入電流進(jìn)行開環(huán)控制,。
2傳統(tǒng)的控制方案
圖1三相電壓型整流器主電路拓?fù)?/p>
三相電壓型PWM整流器主電路見圖1,。
圖中Vi、Vpi,、Li(其中i=a,b,c)分別是三相輸入電源電壓,、整流器輸入端電壓,、輸入電感,，R為負(fù)載電阻，C為輸出濾波電容,。假定三相電路系統(tǒng)參數(shù)完全對稱且開關(guān)管均是理想的,不計輸入電阻,。
圖2傳統(tǒng)的PAC控制方案
間接電流控制是一種基于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型的控制策略。傳統(tǒng)的PAC控制所依賴的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型是三相靜止坐標(biāo)系下的低頻數(shù)學(xué)模型,，參見式（1）[2]：（1）
圖3單相基波相量圖
式中：ω為電網(wǎng)角頻率,；mi（i=a,b,c）為三相調(diào)制比；Im為單位功率因數(shù)時輸入電流基波幅值,；L=La=Lb=Lc,。
式(1)中的Im應(yīng)視作控制信號Im＊，在穩(wěn)態(tài)時Vo即為Vref,，于是由式(1)即產(chǎn)生了如圖2所示典型的控制方案,。
3 PAC控制方案
3.1
本文提出一種新的PAC控制方案，該方案只檢測直流輸出電壓(這是實(shí)現(xiàn)電壓環(huán)控制所必需的),，使控制得到簡化,。分析時假定輸入電感L（輸入電感的電阻很小通常可忽略）,、電源角頻率ω,、負(fù)載電阻R等均為已知。
根據(jù)三相電壓型PWM整流器主電路各參數(shù)和控制參數(shù)間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系[3]可知,，在單位功率因數(shù)(φ=0°)且已知直流輸出電壓Vo的情況下,，調(diào)制比m與調(diào)制角δ必須滿足下式（調(diào)制角的含義參見圖4）：δ=arcsin(2)。即單位功率因數(shù)時調(diào)制比m與調(diào)制角δ只與系統(tǒng)參數(shù)ω,、L,、R等有關(guān)。同時,，當(dāng)給定輸入電源電壓與直流輸出電壓時,，調(diào)制比m與調(diào)制角δ又滿足電壓傳輸比的約束關(guān)系[3]:
Gv==(3)， 式中：Vm為電網(wǎng)相電壓的幅值,。解式（2）和（3）可得：m=（4）
由式（4）可見,，調(diào)制比m只與系統(tǒng)參數(shù)與電壓傳輸比Gv有關(guān)。
當(dāng)輸入交流電壓發(fā)生改變時,，必然會使Gv發(fā)生波動,，通過電壓環(huán)的作用改變mr的值使其工作在另一穩(wěn)定工作點(diǎn),。當(dāng)電壓調(diào)節(jié)環(huán)使輸出電壓穩(wěn)定時，則相應(yīng)的mr.,、δ必然既滿足電壓傳輸比的約束，又滿足單位功率因數(shù)的約束,。
設(shè)Vpm為三相輸入端基波相電壓的幅值,，穩(wěn)態(tài)時單位功率因數(shù)時的單相基波相量圖見圖3（下標(biāo)1、2分別表示兩種不同的穩(wěn)態(tài)）,。該控制方案的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行軌跡見圖3中的AB段,，最后系統(tǒng)工作于滿足電壓傳輸比的某一點(diǎn)。
因此,，可以通過電壓環(huán)的調(diào)節(jié)作用獲取所需的調(diào)制比mr.(PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計是關(guān)鍵,，而在圖2所示的傳統(tǒng)控制方案中電壓環(huán)的作用是產(chǎn)生Im＊)，按照單位功率因數(shù)運(yùn)算法則〔式（2）〕可確定期望的δ,，而它的實(shí)現(xiàn)又可避開檢測輸入電壓,。
3.2
為驗證上述方案，本文用Saber5.1進(jìn)行了仿真,。假定系統(tǒng)參數(shù)為,，Vm=311V，L=5mH,，C=1000μF,，
圖4一種新的PAC控制方案原理圖
該控制方案的原理如圖4所示。從圖4可見,，該方案不需檢測輸入電壓,，只需提供電源電壓的同步信號即可。PI調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)限幅后作為調(diào)制比參考信號mr,，由mr根據(jù)單位功率因數(shù)控制算法確定出相應(yīng)的δ,。
(a)Vo的波形
(b)Va、ia的波形
(c)三相調(diào)制電壓波形
圖5新型PAC控制方案的仿真波形
仿真波形見圖5,，由仿真可知m=0.79,δ=20°,由此可見,，理論分析與仿真結(jié)果基本一致,。R=15Ω,，設(shè)計的電壓調(diào)節(jié)器為PI調(diào)節(jié)器：0.8＋0.4/s,開關(guān)頻率為20kHz，輸出電壓為600V,。
4結(jié)語
相對傳統(tǒng)方案而言,，PAC控制方案不需檢測輸入電源電壓，控制簡單,，硬件成本隨之降低,，也體現(xiàn)了PAC控制的優(yōu)點(diǎn)。因此該方案可以得到廣泛的應(yīng)用,。