vsr直流侧滤波电容的计算及实验分析

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1、VSR直流侧滤波电容的计算及实验分析第38卷第1期2006年1月哈尔滨工业大学JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYV01.38No.1jan.2006VSR直流侧滤波电容的计算及实验分析王立欣,张宁,靳刚(哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001)摘要:针对直流侧滤波电容是VSR的重要部件,须根据系统性能的要求进行计算的情况,分析了VSR滤波电容的作用,在考虑系统的快速跟随能力和抗负载扰动性能的情况下,分别给出了电容的计算方法,并结合工程实际确定了电容的取值范围.仿真及实验结果证明了所做分析计算的正确性.关键

2、词:VSR;滤波电容;PWM中图分类号:TM531.5文献标识码:A文章编号:0367—6234(2006)01—0063—04CalculationandsimulationofthefiltercapacitorattheDCsideoftheVSRWANGLi-xin,ZHANGNing,JINGang(SchoolofElectricalEngineeringandAutomation,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)Abstract:Thefiltercapacitorisoneoftheim

3、portantpartsofthesystem,anditisdeterminedbytherequire—ments0fthesystemcharacteristics.CapacitanceactivityattheDCsideoftheVSRisanalyzedandthemethodofcalculationispresentedafterconsideringtherapidfollowingcharacteristicandinterferencerejectionofthesystem.Thenthespanwiththepracticingproj

4、ectisconfirmed.Thecorrectnessoftheanalysisandthecalcu—lationisconfirmedbytheresultsofthesimulationandtheexperiment.Keywords:VSR;filtercapacity;PWM随着电力电子技术的发展,功率半导体开关器件不断更新,整流电路由最初的二极管不控整流,晶闸管相控整流发展到现在的PWM整流.二极管整流和晶闸管相控整流技术成熟,但由于其网侧功率因数低,谐波污染大,在高性能系统中有被PWM整流取代的趋势.PWM整流电路的网侧电流为正弦波,功率因数可

5、控,堪称"绿色"整流器….PWM整流器有电压型(VSR)和电流型(CSR)两大类.VSR结构简单,损耗低,控制方便,一直是整流器研究的重点.本文以混合电动车(HEV)的启动/发电系统(ISA)为背景,采用图1所示的三相VSR拓扑结构,是一种最常用的三相PWM整流器2].VSR最显着的拓扑特征就是直流侧采用电容进行直流储能,从而使VSR直流侧呈低阻抗的电压源特性.一般而言,从满足电压环控制的跟随性指标看,VSR直流侧电容应尽量收稿目期:2005—03—10.基金项目:国家高技术研究发展计划资助项目(2003AA501324);哈尔滨市培养学科后备带头人基金项目(20

6、04ArXXO55).作者简介:王立欣(1966一),男,博士,教授.小,以确保VSR直流侧电压的快速跟踪控制;而从满足电压环控制的抗扰性指标分析,VSR直流侧电容应尽量大,以限制负载扰动时的直流电压动态降落.0[[I='●_JVD5hk●C—Vf=rV—VD4v已vD2J图1三相VSR拓扑结构1满足VSR直流电压跟随性指标时-电容的计算当三相VSR直流电压阶跃给定为额定直流电压指令值时,若电压调节器采用PI调节器,则在--=~HVSR实际直流电压未超过给定值之前,电压调节器输出一直饱和.由于电压调节器输出表示三相VSR交流侧电流幅值指令,若忽略电流内哈尔滨工业大

7、学第38卷环的惯性,则此时三相VSR直流侧将以最大电流,d对直流电容及负载充电,从而使三相VSR直流电压以最快速度上升.这一动态过程等效电路如图2所示.(a)恒流源(b)但址源图2VSR直流电压跃变时动态等效电路若考虑直流电压初始值为∞,则由图2(b)易得d一d0=(,dh—d0)(1一e一者),下1=Rc;令=解得=丁lnIdmRLe-V~.由跟随性能指标,若要求三相VSR直流电压以初始值跃变到额定直流电压时的上升时间不大于r.,并且>,则有c≤蕊orklnIdmRt.-Vdo一般情况下,工程上常取iZdm=1?2Vde,(2)L=,/3V1.式中:为三相

8、VSR网侧