一种显著增加变换器电流环带宽的新方法

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1、万方数据电气传动2009年第39卷第6期ET．E(、TRICDRIVE2009V01．39No．6一种显著增加变换器电流环带宽的新方法王剑1，李永东1，马永健2(1．清华大学电力系统国家重点实验室，北京100084；2．北京利德华福电气技术有限公司，北京102205)摘要：大容量电力电子变换器中，开关器件的工作频率较低，相当于电流环中有很大的延时环节，影响了电流环动态和稳态性能。首先建立了电流环的数学模型，给出电流调节器PI参数的整定方法，得到电流环带宽的设计值。接着分析了控制系统中电流环的时序，指出由计算导致的延时是电流环中最主要的延时环节。然后提

2、出了一种新的电流环时序，通过适当限制电压输出能力，使计算出的PWM即时更新，可以消除计算延时，据此设计出的电流环带宽可以达到传统电流环的3倍左右。实验表明，该方法切实可行，而且随着微处理器运算速度的不断提高，该方法对电压输出的限制将进一步减小，会有更加广泛的应用前景。关键词：电流环；PI调节器；时序；带宽中图分类号：TM46文献标识码：ANovelMethodforIncreasingBandwidthofCnrrentControlLoopofConvertersWANGJianl，LIYong—don91。MAYong—jian2(1．State

3、K纠LaboratoryofElectricPowerSystem，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China；2．BeijingLeader＆HarvestElectricTechnologiesCo．Ltd，Beijing102205，China)Abstract：Generally，powersemiconductordevicesinhigh—powerconvertersworkatlowfrequency，i．e．，thereisbigtimedelayinthecurrentcontrolloop，wh

4、ichdegradesthedynamicandsteady—stateperformanceofthecurrentloop．Amathematicalmodelwasdevelopedforcurrentloopatfirst．Then，theproportionalandin—tegral(PI)parameterswerecalculatedandthebandwidthoftheloopwasobtainedbasedonthismodel．Afterthat，thetimesequencewasanalyzedforthecurrentl

5、oop，anditispointedOUtthatthecalculatingdelayisthemajorsourceofdelayintheloop．Anewtimesequencewasthenproposed，whichmayeliminatethecaleulat—ingdelaybyproperlylimitingthevoltageoutputoftheconverterandupdatingPWMimmediatelyafteritiseal—culated．Thebandwidthofthecurrentloopmaybe3time

6、softhatwiththetraditionaltimesequence．Thefea—sibilityofproposedmethodisverifiedthroughexperiments．Withtheincreaseofmicroprocessors。speed，thismethodwillimposelesslimitationonoutputvoltageandhavemorewidelyapplication．Keywords：currentloop；PIregulator；timesequence；bandwidth1引言控制系统中

7、，延时单元越多、延迟时间越长，越不利于系统的稳定[1]。数字化控制的电力电子变换系统的延时环节包括计算延时和PWM输出延时，有的还包括采样延时，它们都与开关频率成正比[2．3

8、。大容量电力电子变换器由于受到开关器件性能和散热能力的限制，开关频率都比较低，具有较长的延时，即使应用有较高“等效开关频率”的多电平变换器L4’5]，它的延时也是和实际开关周期成正比的。矢量控制的电力电子变换器需要电流调节器，电流调节器使控制系统阶数降低，降低了控制系统的复杂性[6J。由于电流环是整个控制系统的最内环，因此它在系统中应该具有最大的带宽。电流调节器的设计问题得到了

9、广泛深入的研究17]，常见的如滞环电流调节器和预测电流调节器等。滞环电流调节器具有很好的鲁棒性，但是开关频率