三相升壓型PWM整流器的控制

1、 三相升壓型PWM整流器的控制摘要：在過去的十年中，控制三相升壓型脈寬調(diào)制（PWM）整流器在不平衡輸入電壓條件下的許多方法已被研究和提出。這些方法使用的輸入電壓，極電壓和輸入電流整流器的分析和控制瞬時的動力，其中雙（正序和負序旋轉(zhuǎn)）幀控制結(jié)構(gòu)是最常見的順序組成部分?？傊疚姆治鲈趦上囔o止坐標(biāo)系中的PWM整流器的瞬時權(quán)力。基于這種分析，輸入功率控制，輸入輸出電源控制，輸出功率，電壓不平衡條件下PWM整流器的控制方法，提出在單一的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有方法相比將會更簡單，本文著重表明旋轉(zhuǎn)變換輸入電壓和相位檢測方法的主要優(yōu)勢都將不存在。此外，控制變量的順序成分的提取，也沒有必要，從而大大減少時間延遲控制

2、系統(tǒng)。 9千伏安PWM整流器顯示了其有效性，該方法的有效性的實驗結(jié)果。指數(shù)條款，脈寬調(diào)制（PWM）整流，固定框，輸入電壓不平衡。近年來，三相升壓型脈寬調(diào)制（PWM）整流已經(jīng)獲得了越來越多的親睞如調(diào)速驅(qū)動器，不間斷電源，可再生能源系統(tǒng)，電源系統(tǒng)等，隨著各行業(yè)應(yīng)用的普及，。 PWM整流器的電網(wǎng)連接，它幾乎肯定會遇到輸入電壓驟降，這是最常見的電網(wǎng)故障之一。通常，電壓角會引入電壓不平衡。即使平衡三相源電壓，電源線或不平衡負載條件下不同的參數(shù)也會造成不平衡轉(zhuǎn)換器連接的電網(wǎng)電壓。不平衡的輸入電壓下，可取的特點，如功率因數(shù)（UPF）的，恒定的直流母線電壓，正弦輸入電流，不能保證使用平衡電壓條件下開發(fā)的方法。

3、事實上，許多控制算法已提出了PWM整流器的運作，在不平衡輸入電壓條件。這些算法的目的是為了保持恒定的直流母線電壓和UPF條件，電網(wǎng)側(cè)。這些方法大致可分為三種類型：輸入功率控制（IPC）的，輸入輸出功率控制（IOPC），輸出功率控制（OPC），。 IPC的計劃確保恒定有功功率和零平均無功功率在輸入端。根據(jù)輸入電壓不平衡，輸入電流不會平衡。因此，瞬時有功功率對輸入濾波電感的基波頻率的兩倍脈動分量。由于整流輸出端的瞬時功率是在輸入端和濾波電感上的瞬時動力的總和，脈沖組件將出現(xiàn)在輸出端和直流母線電壓將隨著IPC算法跳動。更何況，在IPC計劃的輸入電流連續(xù)成分的提取是必要的。無論IOPC方法在輸出輸入端

4、，而不是在紋波有功功率為零。與此同時，恒有源功率和零紋波輸入端無功功率也保持。這一改進，確保無紋波隨著直流母線電壓和平均意義上的UPF條件。鑒于此，IOPC的戰(zhàn)略需要解決非線性方程組，雖然它可以簡化，如果整流器輸入電壓命令值取代。一般來說，PWM整流器極電壓，這是控制變量的順序成分的提取是必要的。此外，提出了IOPC方法，當(dāng)前引用的順序組件，然后轉(zhuǎn)化成固定ABC滯環(huán)控制的框架。這種方法需要大量計算。IOPC計劃與IPC方法相比，在更復(fù)雜的計算成本提供更好的性能。為了獲得一個簡單的控制方法。使用的諧振控制器，以消除在IPC的DC總線電壓紋波，但它引入了輸入電流三次諧波。提出了兩種方法在固定框架基

5、于諧振控制器內(nèi)部電流環(huán)路上的IOPC員工積極序列的幀同步控制的負序分量的諧振控制器。對于大部分現(xiàn)有的控制算法，提取順序組件（輸入電壓或控制變量，如極的PWM整流器的輸入電流或電壓）幾乎是不可避免的，因為瞬間的動能進行了分析和控制使用積極序列和負序變量。提出了雙饋系統(tǒng)的PWM整流器不平衡電壓驟降下的轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的最優(yōu)控制方法的動態(tài)編程能力控制加（DPPC）。這種方法還需要輸入電壓對稱分量分解。總之，控制變量的順序組成部分的提取將推出時間延遲，使控制算法復(fù)雜。雖然先進的方法，可以減少時間延遲，消除連續(xù)成分的提取似乎更可取，將簡化控制算法。此外，斯坦科維奇和陳前饋方法在ABC框架下不平衡輸入電壓和輸

6、入阻抗?？傊@種方法是基于相量模型，并需要精確的參數(shù)。事實上，PWM整流器雙幀模式單一固定的兩階段框架相應(yīng)的等價。這個概念的啟發(fā)，本文提出的方法，只用單固定兩相控制PWM整流器的瞬時權(quán)力框架的控制變量的瞬時值。基于這種方法，IPC，國際油污賠償，和OPC計劃都可以實現(xiàn)在單一的固定框架，而電壓信號處理造成的時間延遲大大減少，比現(xiàn)有的方法需要連續(xù)成分的提取。利用輸入電壓瞬時值控制變量的延遲值，表示為IPC，IOPC，和OPC方法提供不同的電流參考。由于所有三種算法的計算在固定框架的實施，無旋轉(zhuǎn)變換是必要的。同時，開采順序組件完全消除。一般而言，IPC和OPC很簡單，但他們不能保證同時UPF的條件

7、和無紋波直流母線電壓。IOPC可以提供最佳的性能，雖然它是最復(fù)雜的一個。延遲的輸入電壓可以得到存儲的采樣數(shù)據(jù)。這種方法可以提供零錯誤的結(jié)果，但它是敏感的電壓失真和干擾。在本文中，諧振控制器為基礎(chǔ)的方法，提出采用獲得延遲的輸入電壓，雖然這種方法最初是為順序成分的提取。需要注意的是順序成分提取中的步驟在本文中并不需要。其實，這種方法是不敏感的電壓諧波，可以跟蹤輸入電壓與零誤差的基本組成部分。四。在此論文由IPC IOPC或OPC不平衡輸入電壓條件下的PWM整流器控制不平衡輸入電壓下的PWM整流器控制在固定的框架如圖。與傳統(tǒng)解決方案相比，主要區(qū)別是計算當(dāng)前引用。外環(huán)作為傳統(tǒng)的解決方案是相同的?？梢钥?/p>

8、出，目前正在實施循環(huán)兩相靜止坐標(biāo)?？梢匝a償?shù)妮斎腚妷海娏鲀?nèi)環(huán)的擾動項，如在圖中虛線部分所示。在固定的控制是幀同步，因為沒有旋轉(zhuǎn)變換，簡單得多。然而，由于作為當(dāng)前的參考正弦，傳統(tǒng)的PI控制器不適合在這樣的條件。要跟蹤當(dāng)前引用在固定框架的零誤差，比例加諧振（PR）控制器通過電流回路，達到快速的動態(tài)響應(yīng)和零穩(wěn)態(tài)跟蹤誤差。 PR控制器s，KPC和Kr的基本輸入電壓的角頻率，比例增益，共振增益，分別表示。參數(shù)設(shè)計的基礎(chǔ)上沒有簡單的耦合控制器24提出的方法。由于沒有順序組成部分，在該方法提取，控制算法的復(fù)雜性是多還是少下降。更重要的是，時間延遲（，其中Tfun是電網(wǎng)電壓的基本周期）的順序成分提取過程中的

9、時域相移操作造成被淘汰五，實驗結(jié)果本文提出的算法已核實16位DSP TMS320LF2407的控制的三相PWM整流器（TI產(chǎn)品），這是一個背回轉(zhuǎn)爐的前端。圖3顯示了背回轉(zhuǎn)爐的照片?？臻g矢量PWM調(diào)制方法和絕緣柵雙極晶體管（1200 V，200）通過采用功率器件。表一中列出的其他參數(shù)輸入電流的總諧波失真（THD）是由一個Fluke 43B電能質(zhì)量分析儀測量。實驗裝置如圖。 4階段的串聯(lián)電阻為0.5的電壓不平衡。首先，PWM整流器被加載并在相位開關(guān)被打開。當(dāng)開關(guān)關(guān)閉時，電壓下降將出現(xiàn)在第二階段A和三相電壓會變得不平衡。圖圖5顯示下OPC浸即時的三相電壓。可以看出，B和C相電壓也沾。這是因為在實驗室

10、的電網(wǎng)薄弱，電網(wǎng)電壓，電流的增加而降低。在實驗中，IPC，OPC和 IOPC的表演已經(jīng)全部測試。所有三種方法的控制器參數(shù)的選擇相同。外環(huán)：PI= 1+200/ S。連續(xù)時間域的PI和公關(guān)控制器的離散數(shù)字控制的零階保持方法。圖6所示波形的穩(wěn)態(tài)輸入電流和直流母線電壓的平衡輸入電壓下的三種方法。其實，這三種方法的結(jié)果幾乎是相同的，和THDof輸入電流都是約1.7。然而，OPC的輸入電流約37 A和IPC/國際油污賠償約35答：是的，這是因為IPC和IOPC確保在輸入端子的UPF條件的OPC而在輸出端保持UPF的條件。圖在A相電壓驟降即時顯示的三種算法的結(jié)果?？梢钥闯觯腥N方法的直流母線電壓在輸入

11、電壓跌落瞬間下降，并迅速恢復(fù)到參考值。然而，紋波成分開始出現(xiàn)在IPC在直流母線電壓，但這種情況不會發(fā)生OPC和IOPC。顯示了不平衡輸入電壓條件下的三種方法的穩(wěn)態(tài)波形。 RMS值和THD輸入電流和直流母線電壓紋波表二所列的三個方案，來比較不同的性能。很顯然，輸入電流嚴重扭曲下的IPC，電流RMS值較其他兩種方法的不平衡。根據(jù)OPC的輸入電流有三項計劃中最低的THD值，而IOPC給最均衡的輸入電流RMS值。根據(jù)OPC和IOPC紋波成分都比較小，IPC的是偉大的。這是因為IPC的方法并不能保證POUT =0作為OPC和IOPC做。因此，直流母線電壓波動下的IPC。從圖可以看出。 2，乘以直流母線電壓外環(huán)PI控制器的輸出作為參考為參考電流計算的瞬時有功功率。因此，當(dāng)前的參考，也將成為下IPC的扭曲。無論如何，這不會發(fā)生OPC和IOPC。更重要的是，這三種方法的瞬時動能也被調(diào)查。通過控制板上的D / A端口的示波器上顯示瞬時權(quán)力。事實上，輸出的瞬時有功功率對直流母線電壓，而輸入的瞬時無功功率秦交易與功率因數(shù)。可以看出，根據(jù)IPC的POUT的基波頻率的脈動分量的兩倍，同時在OPC和 IOPC那些不具有明顯的波動。在此期間，IPC或 IOPC秦平均值幾乎是零，這意味著UPF的條件，滿足電網(wǎng)側(cè)。然而，秦遠低于零下的OPC。這是因為O