《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁(yè) > 電源技術(shù) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 三相電壓型PWM整流器
三相電壓型PWM整流器
摘要: 本文采用空間矢量控制的控制策略,并對(duì)整流電路采用電壓外環(huán)PI和電流內(nèi)環(huán)PI控制相結(jié)合的方法,建立三相電壓型PWM矢量控制方案的仿真模型,,并對(duì)其進(jìn)行分析研究,。
Abstract:
Key words :

   1.概述[1]

   傳統(tǒng)的PWM控制技術(shù)多用于兩電平電路的驅(qū)動(dòng)控制,其主要方法是正弦脈寬調(diào)制(SPWM),調(diào)制波為正弦波,依靠三角載波和調(diào)制波的比較得出交點(diǎn)實(shí)施控制,其電壓利用率低,,諧波含量大。而隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展和多電平電路的出現(xiàn),,涌現(xiàn)出很多新的控制方法,,如優(yōu)化PWM方式、滯環(huán)電流控制方式,、空間電壓矢量控制" title="矢量控制">矢量控制方式等等,。其中,空間電壓矢量控制通過(guò)合理地選擇,、安排開(kāi)關(guān)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換順序和通斷持續(xù)時(shí)間,,改變多個(gè)脈沖寬度調(diào)制電壓的波形寬度及其組合,達(dá)到較好的控制,。相對(duì)SPWM控制,,具有電壓利用率高、諧波含量小,、大大改善了系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能,,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn),、控制精度高等特點(diǎn),。本文采用空間矢量控制的控制策略,并對(duì)整流電路采用電壓外環(huán)PI和電流內(nèi)環(huán)PI控制相結(jié)合的方法,,建立三相電壓型" title="電壓型">電壓型PWM矢量控制方案的仿真模型" title="仿真模型">仿真模型,并對(duì)其進(jìn)行分析研究,。

   2.三相電壓型PWM整流器控制方案[2 3 4]

   圖1為三相電壓型PWM整流器空間矢量控制框圖,,它由主電路" title="主電路">主電路和控制回路兩部分組成。其中,,控制回路主要由輸入電流和輸出電壓檢測(cè),、坐標(biāo)變換" title="坐標(biāo)變換">坐標(biāo)變換、PI控制器和SVPWM脈沖產(chǎn)生等部分組成。其原理如下:三相交流電通過(guò)三相電壓型整流電路整流為穩(wěn)定的直流電壓" title="直流電壓">直流電壓,。同時(shí),,控制回路對(duì)主電路的輸入電流和輸出直流電壓進(jìn)行檢測(cè),一方面,,將檢測(cè)值 與給定值 進(jìn)行比較后送入PI控制調(diào)節(jié)器,,輸出值與電流 比較并將其輸出送入PI控制器變?yōu)殡妷盒盘?hào),再經(jīng)坐標(biāo)變換送入SVPWM脈沖產(chǎn)生單元,,完成電壓閉環(huán)控制,;另一方面,將檢測(cè)的輸入電流經(jīng)坐標(biāo)變換與給定電流 比較,,送入PI控制器變?yōu)殡妷盒盘?hào),,再經(jīng)坐標(biāo)變換送入SVPWM脈沖產(chǎn)生單元,完成電流的閉環(huán)控制,。矢量控制單元通過(guò)矢量運(yùn)算,,生成所需要的PWM波,控制雙向變換器,,達(dá)到輸出電壓的穩(wěn)定和輸入側(cè)交流電流的正弦化,。

   三相電壓型PWM整流器

   圖1 三相電壓型PWM空間矢量控制方框圖

   控制系統(tǒng)框圖中的PI控制模塊、坐標(biāo)變換模塊和矢量控制模塊的工作原理參考文獻(xiàn)1,,其具體參數(shù)需要在仿真中確定,。

   3.空間矢量控制的PWM整流器仿真模型建立和分析

   3.1仿真模型的建立[4 5]

   利用Matlab/Simulink軟件包,根據(jù)控制框圖建立仿真模型,。仿真模型主要包括主電路模型,、控制電路模型和功率因數(shù)計(jì)算模型等。

   (1) 主電路模型

   主電路仿真模型如圖2所示,。它主要由輸入電源模塊,、三相整流器模塊和一些電壓、電流測(cè)量單元組成,。

   三相電壓型PWM整流器

   圖2主電路模型

   (2)控制電路模型

   三相電壓型PWM整流器

   圖3控制電路模型

   控制電路仿真模型如圖3所示,。它主要由PI控制器模型、坐標(biāo)變換模型以及矢量控制器模型等部分組成,。其中,,坐標(biāo)變換和矢量控制器仿真模型的建立主要根據(jù)矢量控制原理搭建而成[2],其仿真模型如圖4所示,。

   三相電壓型PWM整流器

   圖4 SVPWM仿真模型

   (3)功率因數(shù)計(jì)算模型

   三相電壓型PWM整流器

   圖5 功率因數(shù)計(jì)算模型

   3.2仿真結(jié)果

   根據(jù)上面搭建的仿真模型,,給定仿真參數(shù)假定如下:交流側(cè)輸入為三相260V交流電壓,交流側(cè)電感取3.4mH,,直流側(cè)濾波電容為1000µf,,給定直流輸出電壓為650V,,開(kāi)關(guān)頻率10KHZ,負(fù)載電阻為40Ω,。在t=0.05s時(shí),,突加負(fù)載使負(fù)載電阻由40Ω變?yōu)?0Ω。仿真結(jié)果如下所示,。

   三相電壓型PWM整流器

   輸入a相電壓和電流穩(wěn)態(tài)波形                               圖7 輸出直流電壓穩(wěn)態(tài)波形

   三相電壓型PWM整流器

   圖8 功率因數(shù)響應(yīng)曲線(xiàn)

   三相電壓型PWM整流器

   輸入電流隨負(fù)荷波動(dòng)曲線(xiàn)                                    10 輸出直流電壓隨負(fù)荷波動(dòng)曲線(xiàn)

   4.結(jié)束語(yǔ)

   根據(jù)電壓空間矢量控制的基本概念和控制框圖,,建立三相電壓型PWM整流器空間矢量控制的仿真模型,并對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行詳細(xì)的分析,。從圖6~圖8可以看出采用這種控制方案輸出直流電壓響應(yīng)速度快,,輸入交流側(cè)電流波形為正弦波且與輸入交流電壓相位相同,基本實(shí)現(xiàn)了單位功率因數(shù),。另外從圖9和圖10可以看出,,當(dāng)突加負(fù)載時(shí),整流器輸入側(cè)電流幅值變大并有少許的波動(dòng),,但很快就恢復(fù)為正弦波,,同時(shí)輸出側(cè)直流電壓降低,但很快也恢復(fù)到給定的650V直流電壓,。通過(guò)仿真結(jié)果可以看出采用空間矢量控制的整流器具有很好的動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)定性,。

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載,。