滞环SVPWM电流控制的矢量跟踪合成研究.pdf

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1、838化工自动化及仪表第40卷滞环SVPWM电流控制的矢量跟踪合成研究王临潼(天津理工大学天津市复杂工业系统控制理论及应用重点实验室，天津300384)摘要传统的滞环SVPWM电流控制是一种比较常用的变流器控制策略，它使用角度比较计算和区域选择来实现电流的控制，存在一些误差。因此，提出了一种基于矢量跟踪合成的控制方法，运用坐标旋转思想。取代了角度比较和区域检测。仿真和实验结果表明，这种方法大大减少了网侧谐波含量，同时具有较高的功率因数。关键词电流控制跟踪合成坐标旋转角度比较中圈分类号THl65+．2文献标识码A文章编号1000—3932(2013)07-0838-

2、-04随着对电气设备谐波的控制标准越来越严格，为减少变流器网侧谐波含量，研究出多种控制策略。在诸多控制方法中，结合了滞环控制和SVPWM控制的滞环SVPWM电流控制已被广泛采用。它采用角度比较和计算来选择电压矢量，来控制误差电流变化率dAl／dt，从而减少误差电流矢量△∥’。为使误差电流变化率与误差电流的方向相反，且避免角度比较和计算。出现了通过逻辑运算来选择电压矢量的方法心J。但其涉及区域的划分和选择，致使选择结果可能存在偏差。为获得更好的瞬态性能，出现了通过合成电流误差矢量，使电流朝目标方向运动的方法。但其存在角度比较的缺陷。笔者基于矢量跟踪合成的滞环SVPW

3、M电流控制方法针做了改进，引入坐标旋转来取代角度比较，进行矢量的跟踪合成完全消除误差，使系统在网侧谐波含量大大降低，对网侧电流具有很好的调节性能。1控制原理图1为三相电压型PWM整流器拓扑结构，假设E为三相电源矢量，，‘为指令电流，y‘为参考电压矢量，，为网侧电流，K为网侧电压矢量。因此可得：祟=÷(K—层)(1)dt￡、‘一7、7Tdl"=÷(V‘一E)(2)由于△，=，+一，，可得学=T1(y’一K)。可以看出，要想误差电流趋向零，实现零误差电流响应，就要使掣与AI的方向完全相反，O_,llPat使K—y+与△，完全同向，而K的选择涉及角度计算和区域选择‘31

4、。负载图1三相电压型PWM整流器拓扑结构图2矢量跟踪合成控制方法假设矢量情况如图2所示，为避免角度的计算与比较，将电压开关矢量图绕原点旋转至y轴正半轴与△，重合。K—y+如图2虚线所示，无论y’处于哪个区域要使K—y’与△，方向最相近，只能考虑与△，相邻的两个矢量，这两个矢量可以通过K坐标正负判断来选择，比较两者斜率，绝对值最大的即为所需的K。根据以上规则可以选择y。，但是K—y‘与△，仍然不是完全同向，所以仍然存在误差电流。为完全消除误差电流，引入K’，共同合成掣，这样能保证合成的掣与AI方向完全相反。收稿日期：2013-01-22第7期王临潼．滞环SVPWM电

5、流控制的矢量跟踪合成研究839KE／＼⋯⋯’⋯入j，，＼钐∥’b．，7、j，’＼K／叭。?I’、、、。。／。斗一￥⋯a．旋转前。／^给一K么．糕t．。、7≮。．j。j．j，?j。。j7＼t{、

6、图2旋转前、后的电压矢量图对比如图3所示，在y’端点取△，’平行于△，，设AI’=xAl(xER+)。取K和巧方向上的矢量匕和K(E和一为与y‘相邻的两个矢量)合成K’，则△，’=K’一y‘与△，完全同向。为计算方便，本方法省略了零矢量。rl。j，．，，7j1＼K铽0一K图3引入K7后的电压矢量图由于电路跟踪速度有限，故设定调节时间r，在该时间周期内，使匕和K不断更新，从而

7、步进跟踪减小△，，则有：警=T1(L+L—V’)(3)对两边积分可得：岸_A，’=并Ai=TT(L+Vl—V‘)(4)由于K和圪是在K上所取的向量，故存在正实数口、b(0

8、，由式(7)可得：旦：一!竺二!：!竺二!壁二壁：塑(8)b(a一口’)a‘一(卢一卢’)卢i、。7由于T=L+瓦，则匕执行时间为L，K执行时间为瓦，可根据文献[4，5]采取三角载波比较调制方法。设置参考量分别为仉(k=a，b，C)，U，为载波信号，当U。>U，时，第k相开关函数S。=1，否则为0。由■一100，匕一110，L一010，K一011，也～001，K～101可知，每一个开关函数都含有0和1，所以当矢量K与K切换时只有一相开关发生变化，设K为含有两个1的矢量，K为含有两个0的矢量，其控制方式如图4所示，为110与010在一周期之内的变化形式。}—————

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