三相PWM整流器闭环控制研究

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1、电气传动2007年第37卷第11期三相PWM整流器闭环控制研宪三相PWM整流器闭环控制研究李谦李永东清华大学摘要1为了减小用电设备对电网的谐波污染和提高自身的功率因数,PWM整流器的应用越来越广泛.根据PWM整流器在两相同步旋转坐标系下的数学模型，运用矢量控制的思想，实现了有功和无功的解藕控制。数字仿真和基于DSP控制平台的实验都验证了该控制方案的可行性，能够实现输人侧近似单位功率因数及直流母线电压检定。系统的响应速度快，抗负载扰动能力强，具有较好的可靠性和实用性。关健词:PWM整流器矢量控制单位功率因数ResearchonClose-loopControlofThree-

2、phasePWMRectifierLiQianLiYongdongAbstract:lnordertoreducetheharmonicpollutionandenhancethepowerfactor,PWMrectifierhasbeenwidelyused.Basedonthemathematicalmodeloftherectifierintwo-phasesynchronizationcoordinatesandtheconceptofvector-control,theactiveandreactivepowercanbedecoupled.Thefeasibi

3、lityofthecontrolmethodisverifiedbysimulationandexperimentsbasedonDSP,anditcouldachieveunitypowerfactorandsteadyDCvoltage.Thesystemhasgoodreliabilityandpracticabilitywithfastrespondrateandlowsensitivitytoloadchange.Keywords:PWMrectifiervectorcontrolunitypowerfactor作出如下的假设:1引言I)电网为理想电压源;传统的不

4、控或相控整流电路的谐波污染和功2)三相回路等效电阻和电感相等;率因数低下形成了严重的电力公害。大功率换流3)忽略开关器件的导通压降和开关损耗;设备、轧机、电焊机、感应加热设备、通信设备和电4)忽略分布参数影响。力机车等都是这种污染的主要来源。而PWM整流器具有功率因数可控，网侧电流正弦，能量双向流动，直流侧电压稳定，动态响应快等优点。因此，在高性能电力电子装置中得到越来越广泛的应用.本文推导了三相电压型PWM整流器在两相同步旋转坐标下的数学模型，将电流解祸为有功图1三相电压型PWM整流器主电路拓扑分量和无功分量，给出了电流控制策略。最后在基于TMS320F240的控制平台上

5、，对控制策略进虽然三相电压型PWM整流器不存在空间上行了实验验证.对称分布的3个绕组，但是从纯粹的数学的角度上来看，仍然可以定义数学意义上的在空间相差2PWM整流器数学模型1200的坐标系的概念。由于基于同步旋转坐标系常用的三相电压型PWM整流器主电路拓扑下PI调节电流控制方法的PWM整流是在同步结构如图1所示。分析PWM整流器必须要从其旋转坐标系下实现的，为了控制方便，我们推导了数学模型人手，在推导整流器的数学模型之前，先从三相静止坐标系到两相同步旋转坐标系PWM万方数据三相PWM播流器用环栓制研究电气传动2007年第37卷第11期整流器的数学模型。2.2同步旋转坐标系的

6、数学模型2.1三相静止坐标系下的数学模型采用数学意义上的坐标系变换，遵循变换前在图1中，u=ub,“为电源电压，i=ib,“为后功率不变原则，三相静止坐标系到两相静止坐电源电流;U.],ubi.ud为整流前端输出PWM电标系的变换矩阵Cl.iz。和两相静止坐标系到两相压;Id;为直流侧输入电流:Id。为直流负载电流;1.同步旋转坐标系的变换矩阵Cadz.分别为为直流滤波电容输人电流;u、为直流母线电压，Cd为直流母线侧电容值。定义三相整流桥开关函数S.,Sb,5为了1C9a/4。一、{一}_21二-_}213-

7、1上桥臂导通，下桥臂关断一S-O备‘nU

8、八L曰下桥臂导通，上

9、桥臂关断S八口其中，k=a,b,c，正常工作时，上下桥臂有且只有c‘”一!-Csoins6一个导通。式中B=cut+md,(Pd定义为d轴与。相电压相量夹角初始值。取图1中的。点为零电位，根据基尔霍夫电对式(5)进行旋转坐标变换，可以得到d-q压定律和电流定律，可以列写如下方程坐标系下系统的数学模型，即本文所使用的整流(u,=Ris+L·pi.+凡·ue,+u}器的数学模型:}ub=Rib+L·pi。十Sb·ue}+u=u(1)ZpX=AX+u(6)L二”Ri,+L·川‘+5,·ud,+uM其中Z=diag[LLC