三相升压型PWM整流器控制

1、三相升压型 PWN 整流器地控制摘要：在过去地十年中，控制三相升压型脉宽调制PWM整流器在不平衡输入电 压条件下地许多方法已被研究和提出这些方法使用地输入电压，极电压和输入 电流整流器地分析和控制瞬时地动力，其中双 正序和负序旋转）帧控制结构是 最常见地顺序组成部分总之，本文分析在两相静止坐标系中地 PWM 整流器地瞬 时权力.基于这种分析，输入功率控制，输入输出电源控制，输出功率，电压不平衡 条件下 PWM 整流器地控制方法,提出在单一地传统结构与现有方法相比将会更 简单,本文着重表明旋转变换输入电压和相位检测方法地主要优势都将不存在此外,控制变量地顺序成分地提取，也没有必要，从而大大减少时

2、间延迟控制系统 9 千伏安 PWh 整流器显示了其有效性,该方法地有效性地实验结果指数条款，脉 宽调制PWM整流,固定框,输入电压不平衡.近年来,三相升压型脉宽调制PWM 整流已经获得了越来越多地亲睐如调速驱动 器,不间断电源,可再生能源系统,电源系统等,随着各行业应用地普及,.PWM 整 流器地电网连接，它几乎肯定会遇到输入电压骤降，这是最常见地电网故障之一. 通常,电压角会引入电压不平衡即使平衡三相源电压，电源线或不平衡负载条件 下不同地参数也会造成不平衡转换器连接地电网电压.不平衡地输入电压下，可取地特点，如功率因数UPF 地,恒定地直流母线电压，正弦输入电流，不能保证 使用平衡电压条件

3、下开发地方法事实上,许多控制算法已提出了 PWM 整流器地 运作,在不平衡输入电压条件这些算法地目地是为了保持恒定地直流母线电压 和 UPF 条件,电网侧.这些方法大致可分为三种类型：输入功率控制 vIPC）地，输 入输出功率控制vIOPC ,输出功率控制OPC ,. IPC 地计划确保恒定有功功率 和零平均无功功率在输入端.根据输入电压不平衡，输入电流不会平衡因此，瞬 时有功功率对输入滤波电感地基波频率地两倍脉动分量.由于整流输出端地瞬时 功率是在输入端和滤波电感上地瞬时动力地总和，脉冲组件将出现在输出端和直 流母线电压将随着 IPC 算法跳动.更何况,在 IPC 计划地输入电流连续成分地提

4、 取是必要地.无论 IOPC 方法在输出输入端，而不是在纹波有功功率为零.与此同 时,恒有源功率和零纹波输入端无功功率也保持.这一改进,确保无纹波随着直流 母线电压和平均意义上地 UPF 条件.鉴于此,IOPC 地战略需要解决非线性方程组, 虽然它可以简化，如果整流器输入电压命令值取代.一般来说,PWM整流器极电压, 这是控制变量地顺序成分地提取是必要地.此外,提出了 IOPC 方法,当前引用地 顺序组件,然后转化成固定 ABC 滞环控制地框架.这种方法需要大量计算.IOPC计划与 IPC 方法相比,在更复杂地计算成本提供更好地性能.为了获得一个简单 地控制方法.使用地谐振控制器,以消除在 I

5、PC 地 DC 总线电压纹波，但它引入了 输入电流三次谐波.提出了两种方法在固定框架基于谐振控制器内部电流环路上 地 IOPC 员工积极序列地帧同步控制地负序分量地谐振控制器.对于大部分现有 地控制算法，提取顺序组件 输入电压或控制变量，如极地 PWM8 流器地输入电流 或电压）几乎是不可避免地，因为瞬间地动能进行了分析和控制使用积极序列和 负序变量.提出了双馈系统地PWM8 流器不平衡电压骤降下地转子侧变流器地最 优控制方法地动态编程能力控制加vDPPC .这种方法还需要输入电压对称分量 分解.总之，控制变量地顺序组成部分地提取将推出时间延迟，使控制算法复杂.虽然先进地方法，可以减少时间延迟

6、，消除连续成分地提取似乎更可取，将简化控制算法.此外,斯坦科维奇和陈前馈方法在ABC 框架下不平衡输入电压和输入阻抗.总之，这种方法是基于相量模型,并需要精确地参数事实上,PWM 整流器双帧 模式单一固定地两阶段框架相应地等价这个概念地启发，本文提出地方法，只用 单固定两相控制 PWM 整流器地瞬时权力框架地控制变量地瞬时值.基于这种方法,IPC,国际油污赔偿,和 OPC 计划都可以实现在单一地固定框架,而电压信号处 理造成地时间延迟大大减少,比现有地方法需要连续成分地提取.b5E2RGbCAP利用输入电压瞬时值控制变量地延迟值,表示为 IPC,IOPC,和 OP法提供不同 地电流参考.由于所

7、有三种算法地计算在固定框架地实施，无旋转变换是必要地. 同时,开采顺序组件完全消除.一般而言,IPC 和 OPC 很简单，但他们不能保证同 时 UPF 地条件和无纹波直流母线电压.IOPC 可以提供最佳地性能,虽然它是最复 杂地一个.延迟地输入电压可以得到存储地采样数据.这种方法可以提供零错误地结果，但它是敏感地电压失真和干扰.在本文中，谐振控制器为基础地方法，提 出采用获得延迟地输入电压，虽然这种方法最初是为顺序成分地提取 .需要注意 地是顺序成分提取中地步骤在本文中并不需要.其实,这种方法是不敏感地电压谐波,可以跟踪输入电压与零误差地基本组成部分.四.在此论文由 IPC IOPC 或 OP

8、C 不PRPRl3lnPWM RectilicrSVPWMctp/abcabc/apabc/up+Current Ref. Calc.(22) fori PC or(25) for IOPCOT(31) ibrOPtInstantaneous andDelayed InputVoltage -xlractionFeedforwardCompensation站平衡输入电压条件下地 PWM8 流器控制不平衡输入电压下地 PWM6流器 控制在固定地框架如图.与传统解决方案相比，主要区别是计算当前引用.外环作 为传统地解决方案是相同地.可以看出，目前正在实施循环两相静止坐标.可以补偿地输入电压，电流内

9、环地扰动项，如在图中虚线部分所示在固定地控制是帧同 步,因为没有旋转变换，简单得多然而，由于作为当前地参考正弦，传统地 PI 控 制器不适合在这样地条件要跟踪当前引用在固定框架地零误差，比例加谐振 PR 控制器通过电流回路,达到快速地动态响应和零稳态跟踪误差.PR 控制器3s ,KPC 和 Kr 地基本输入电压地角频率,比例增益,共振增益,分别表示.参数设 计地基础上没有简单地耦合控制器24提出地方法.由于没有顺序组成部分,在 该方法提取，控制算法地复杂性是多还是少下降更重要地是，时间延迟 ,其中Tfun 是电网电压地基本周期）地顺序成分提取过程中地时域相移操作造成被淘 汰plEanqFDPw

10、五,实验结果本文提出地算法已核实16位DSP TMS320LF24地控制地三相 PWMK流器TI产 品），这是一个背回转炉地前端图 3显示了背回转炉地照片.空间矢量 PWM调制 方法和绝缘栅双极晶体管1200 V,200 ）通过采用功率器件.表一中列出地其他参数输入电流地总谐波失真THD是由一个Fluke 43B电能质量分析仪测量实 验装置如图 4 阶段地串联电阻为 0.5Q地电压不平衡首先,PWM 整流器被加载 并在相位开关被打开当开关关闭时，电压下降将出现在第二阶段 A 和三相电压 会变得不平衡图图 5 显示下 OPC 浸即时地三相电压可以看出,B 和 C 相电压也 沾这是因为在实验室地电

11、网薄弱，电网电压，电流地增加而降低在实验中,IPC,OPC 和 IOPC 地表演已经全部测试所有三种方法地控制器参数地选择相 同.外环：PI= 1+200/ S.连续时间域地 PI 和公关控制器地离散数字控制地零阶 保持方法图 6所示波形地稳态输入电流和直流母线电压地平衡输入电压下地三 种方法其实，这三种方法地结果几乎是相同地，和 THDof 输入电流都是约 1.7 % 然而,OPC 地输入电流约37 A和IPC/国际油污赔偿约35答： 是地,这是因为IPC 和IOPC确保在输入端子地UPF条件地 OPC 而在输出端保持 UPF 地条件图在 A 相电压骤降即时显示地三种算法地结果 可以看出，所

12、有三种方法地直流母线电 压在输入电压跌落瞬间下降，并迅速恢复到参考值然而,纹波成分开始出现在 IPC 在直流母线电压，但这种情况不会发生 OPC和 IOPC.显示了不平衡输入电压 条件下地三种方法地稳态波形 RMS 值和 THD 输入电流和直流母线电压纹波表 二所列地三个方案，来比较不同地性能很显然，输入电流严重扭曲下地 IPC,电 流 RMS 值较其他两种方法地不平衡根据 OPC 地输入电流有三项计划中最低地 THD 值,而 IOPC 给最均衡地输入电流 RMSfi根据 OPC 和 IOPC纹波成分都比较 小,IPC 地是伟大地这是因为 IPC 地方法并不能保证？POUT二作为OPCffiI

13、OPC 做因此，直流母线电压波动下地 IPC从图可以看出 2,乘以直流母线电压外环 PI 控制器地输出作为参考为参考电流计算地瞬时有功功率因此,当前地参考，也将成为下 IPC 地扭曲无论如何，这不会发生 OPC 和 IOPC.更重要地是，这三种 方法地瞬时动能也被调查通过控制板上地 D / A 端口地示波器上显示瞬时权力 事实上,输出地瞬时有功功率对直流母线电压，而输入地瞬时无功功率秦交易与 功率因数可以看出,根据 IPC 地 POUT 地基波频率地脉动分量地两倍,同时在 OPC 和 IOPC 那些不具有明显地波动在此期间,IPC 或 IOPC 秦平均值几乎是零，这意味着 UPF 地条件，满足电网侧然而,秦远低于零下地 OPC 这是因为