基于电容储能反馈的单相PWM整流器的研究.pdf

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1、第49卷第3期电力电子技术Vo1．49，No．32015年3月PowerElectronicsMarch2015基于电容储能反馈的单相PWM整流器的研究吴志清，赵德勇，胡杨(合肥工业大学，电气与自动化工程学院，安徽合肥230009)摘要：介绍了单相脉宽调制(PWM)整流器数学模型，分析了功率传递关系。提出一种以直流侧电容储能为外环的反馈控制策略，内环电流采用滞环控制。为减小负载扰动对系统的影响，引入负载功率前馈算法。实验比较了传统电压电流双闭环控制和所提控制策略，结果表明，所提策略能满足系统的控制要求，且动态特性更好。关键词：整流器；储能反馈；内环；外环中图分类号：TM461文

2、献标识码：A文章编号：1000—100X(2015)03—0016—02ControlStrategyforSingle-phasePWMRectifierBasedonFeedbackofCapacitorStorageWUZhi—qing，ZHAODe-yong，HUYang(日eyeiUniversofTechnology，Hefei230009，China)Abstract：Thesingle·phasepulsewidthmodulation(PWM)rectifierpowerflowisanalyzed．Acontrolstrategybasedon~edback

3、totheDCcapacitorenergystorageasoutterloopisproposed，innerloopuseshysteresiscurrentcontrol，im—provesystemresponsiveness．Inordertoreducetheimpactofloaddisturbance，loadpowerfeedforwardalgorithmisintroduced．Experimentscomparetheperformanceofbothtraditionalandtheproposedcontrolstrategy．Theresults

4、showthattheproposedcontrolstrategycanmeetthecontrolrequirementsofthesystemandhasbetterdynamiccharacteristics．Keywords：rectifier；storagefeedback；innerloop；outterloop1引言【J单相PWM整流器具有高功率因数及低谐波——『=Jcc=Udcl分量等性能。被广泛应用于不间断电源和电力牵JJ引交流传动系统。目前常用电流控制方法有：PI。为电源电压；L为交流输入侧电感；R为电感等效电阻与功率控制、滞环控制、比例谐振控制及非线性控

5、制【卜。开关管等效电阻之和；C为直流侧滤波电容；R为负载电阻。在上述控制方法的基础上提出了直流侧电容图1单相PWM整流器主电路储能作为外环的反馈控制策略。提高了电压动态Fig．1Themaincircuitofsingle—phasePWMrectifier响应性能及鲁棒性。这种控制方法在三相PWM又由I~=Cd／dt，结合式(1)～(2)，可得：整流器中已有较多的应用[51。值得一提的是，所提esi。=(Ldi．Z／dt)／2+i~2R+(Cd／dt)／2+L(3)算法物理意义明确．且在控制器的设计上将负载稳态时式(3)第1项和第3项为零，不妨令：扰动加以考虑，获得了更好的控

6、制效果。PL=Li?／2，Pc=d(C【／2)／dt，：L(4)2数学模型与功率分析当忽略整流器的开关器件引起的损耗及电感内阻损耗后，认为输入端的功率减去电感的吸收图1为单相PWM整流器主电路。由基尔霍夫功率和负载电阻消耗功率等于电容吸收功率。电压定律建立回路方程，两边同乘输入电流i可得：e。=ifldi／dt+i~R+(1)3基于电容储能反馈的控制由能量守恒得直流侧与逆变器侧功率关系：为控制单相PWM整流器的电容电压，一般以=。己+己(2)电容电压作为反馈．而电容电压与电容储能存在一一对应关系，因此以电容储能为控制对象，间接实现对电容电压的快速跟踪。电容储能表达式为：定稿日期

7、：2014—05—11E。=CU~2／2。为得到内环电流，，e写成有效值的形作者简介：吴志清(1990一)，男，安徽马鞍山人，硕士，研究式，分别为，，一般当电网稳定时，可认为方向为电力电子与电力传动。是定值，结合式(4)和Ec=C，2，变换到S域得：16基于电容储能反馈的单相PWM整流器的研究，鲫(s)=s(s)／E十(s)／+(s)／(5)式中：△，为电流的滞环宽度=、／E~cos0。由式(5)可知，电容储能(s)可由i(s)控开关频率为：制，从(s)的能量外环中可以计算出电流内环产一2n