基于直接电流控制的单相电压型pwm整流器特性研究

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1、基于直接电流控制的单相电压型PWM整流器特性研究王碧岩，李崇坚，朱春毅(中国钢研冶金自动化研究设计院，北京100071)摘要：针对单相电压型PWIVl整流器，建立了PWM整流器的数学模型，分析了直接电流控制的策略并设计了相应的控制系统，并在PSIM软件条件下建立了相应的仿真平台。通过仿真验证了控制系统设计的准确性，研究了网侧电感对单相电压型PWM整流控制特性的影响，并对整流器的性能作了相应的分析。关键词：单相：脉宽调制：整流器；电感；仿真中图分类号：TM461文献标识码：AStudyonChara

2、cteristicsofaSinglePhaseVoltageSourcePWMRectifierBasedOnDirectCurrentControlWANGBi-yah，LIChong-jian，ZHUChun-yi(Au勿maaonResearchandDesignInstituteofMetallurgicalIndustryCISRI，Beijing100071，China)Abstract：Themathematicalmodelisproposedforasinglephasevol

3、tagesourcePWMrectifierinthispaper．Acontrolstrategyofthedirectcurrentcontrolmethodisanalyzedindetailandacontrolsystemisdesigned．AsimulationplatformisbuiltinPSIMtoverifythefeasibilityofthecontrolsystenLTheinfluenceofinductanceparameterofAClineontheperfo

4、rmanceofthesmOephasePWMrectifierisstudiedandthenthecharacterizationoftherectifierisanalyzed．Keywords：singlephase；pulsewidthmodulation；rectifier；inductance；simulation．电流的动、静态性能。直接电流控制策略因其电1引言流响应快速和鲁棒性受到了学术界的关注，进而整流器在电力电子设备中得到广泛的应逐渐成为主导。在小能量系统中如机车和直流电用【

5、l】。因传统整流器输入特性对电网产生有害机【6‘71，广泛使用的是单相PWM整流器。为了调的影响，各种可控整流器因此得到发展【2J，其节交换能量和降低交流电的谐波失真，已经提出中脉冲宽度调制(PWM)整流器倍受关注ll’3J。几种不同的电流控制策吲引，其中电流内环和电PWM整流器一般采用绝缘栅双极型晶体管压外环控制是常用的控制策略【9】。(IGBT)等全控型器件作为开关器件，通过触发各种PWM整流器通常是通过电感接入电相应的器件关断和开通来实现交流到直流的转网【L4—91，输入电流为流过电感的电流

6、，该电换。PWM整流器交流侧电流控制策略主要分成流作为控制参量对电感具有明显的依赖性，则两类：一类是“间接电流控制”策略【4】，即通过控交流侧电感大小的选择直接影响着PWM整流制交流侧电压基波的幅值和相位，间接控制输入器运行性能【l引。本文针对单相电压型PWM整电感的电流，实现对交流侧电流的控制：另一类流器，建立了整流电路的数学模型，设计了在是“直接电流控制”策略【5J，即把整流器的输入电电压外环加入陷波器及在电流反馈串入低通滤流作为反馈和被控量，形成电流闭环控制，提高波器的高性能控制系统，通过P

7、SIM建立仿真作者简介：王碧岩(1989-)男，硕士研究生，Email：sssssinterC如q．corn103平台来验证控制系统的可靠性，研究了交流侧‰(f)=／‘ac(f)s(f)(4)电感取值对整流器性能影响，并对整流器的整体性能进行了深入的分析。可见，整流器直流侧电流是对网侧电流调制的结果。2单相电压型PwM整流器的数学模型在直流侧，由基尔霍夫定律可得输出电流与电压的关系为图l为单相电压型PWM整流器的主电路图，㈣=c掣+警㈣2．1电路图是由4个开关器件组成的全桥整流电路。电路中，式(2

8、)～式(5)为图1所示的单相电压型PWML和R为网侧的电感与等效电阻；C和RL分别为整流器的数学模型。综合这些关系，可以得到如直流侧支撑电容和负载电阻；V1。V4为PWM开图2所示的单相VSR的开关函数模型结构，其中关器件；k和％分别为交流侧电流和直流侧逆S为拉普拉斯算子。由图2可以看出，由于开关变到交流侧的电压；玩和砜。分别为直流侧电流函数的存在，无法建立其在频域的完整函数关系。和直流侧电压；以为电网电压。由于采用双极性调制SPWM，故只有两种开关状态来实现己么在+％和一砜。之间