基于单片机的直流电机PWM调速控制的英文翻译

三相PWM升降压整流器的功率再生性能JunKikuchi,StudentMember,IEEE,andThomasA.Lipo,Fellow,IEEEPaperIPCSD02—038,presentedatthe2001IndustryApplicationsSocietyAnnualMeeting,Chicago,IL,September30—October5,andapprovedforpub-licationintheIEEETRANSACTIONSONINDUSTRYAPPLICATIONSbytheIndus-trialPowerConverterCommitteeoftheIEEEIndustryApplicationsSociety.ManuscriptsubmittedforreviewOctober15,2001andreleasedforpublicationJune11,2002.TheauthorsarewiththeDepartmentofElectricalandComputerEngi-neering,UniversityofWisconsin,Madison,WI53706-1691USA（e-mail:.edu;.edu）.PublisherItemIdentifier10.1109/TIA.2002.802910.摘要：抽象概念三相PWM升降压整流器的功率再生性能已被调查。这个转换器在考虑下有以下功能：（1）、两个电压的升压和降压；（2）、双向动力处理；（3）、大多数单位功率因素由正弦交流电流操作；预期的优点有：（1）、低电压的应用程序的适应性，例如：直接改造来代替二极管或可控硅整流器；（2）、开关损耗降低逆变器负荷；（3）、低次谐波控制逆变器负载输出电压；（4）、落料时间效应缓解在逆变器中的负载；（5）、一个中等水平的电压凹陷或膨胀补偿；在这篇论文中，首先是一个循序渐进的功率级推导过程的描述，其次是，把Cuk-Cuk的实现作为一个例子，它的工作原理和调制方案可被描述，同时还描述了一个稳态和动态模型控制器设计，电路仿真和典型结果给出了硬件实验。通过这些程序，三相3WN升降压整流器的功率再生性能被再次证明。关键词：升降压转换器，功率，脉冲宽度调至整流器。I简介：主动整流器前端脉冲宽度调制（PWN）逆变器驱动已经增加衰减器，由于不断增长的力量优化的质量问题［1］，［2］，大量的工作已经完成有关三相PWN提高整流［3］-［7］和降压转换器［8］-［12］。在提高降压建立主动整流器，然而，没有全面调查。迄今为止，虽然报道有几种的三相升压降压整流器［13］-［15］，但是都不能提供发电能力。虽然［16］中示出了的可能拓扑，却没有具体描述其操作。在本文中，对三相PWM升压降压整流器电源再生能力进行了讨论。焦点下的转换器能够：（1）电压升压和降压;（2）双向功率处理；（3）电源功率因数操作几乎与近正弦交流电流的单位一致。从这些功能中预计的优势是：（1）适用于低电压应用，例如，直接改造代替二极管或可控硅整流器；（2）降低了逆变器负载开关损耗;（3）低次谐波控制在逆变器负载输出电压;（4）另外，在逆变器负载中的消隐时间效应减轻，通过降低直流环节电压，取决于操作状况。（5）一个适度的水平的电压骤降/骤升的替换是可能的。在下面的部分中，功率级拓扑结构的推导，经营原则和调制方案，稳态和动态建模进行控制器的设计，具有代表性的电路仿真和硬件实验结果。II功率级拓扑结构

图1和图2示出两个三相交流-直流升压降压的双向功率转换器的功率级的导出，他们的建构模块三相电压僵硬的转换器（VSC）和升压降压为基础的双向DC-DC转换器。这里存在两个升压，降压型DC-DC转换器，即所谓的Cuk［17］和单端初级电感转换器（SEPIC）［18］，这两个DC-DC转换器顶部的图1，图2所示。它们可以被制成双向dc-dc转换器，通过添加的反平行二极管的主动开关和反并联的续流二极管的主动开关，这些修改显示图中，其中的反应性组分最初仅在上部导轨被分裂成上部和下部滑轨虽然反应性组分的分裂从微分-模式行为的视点来看没有任何变化，它是预计将有一个共同的模式的电磁干扰（EMI）的抑制效果，因为它们的对称结构。我们可能会注意到，基于的Cuk双向直流直流调速的出现是Cuk变换器从两侧，但基于SEPIC的双向dc-dc变换器都被看作是一个SEPIC只从左侧出现作为泽塔［19］。这些双向DC-DC转换器，AC-DC转换器可以取代它们的积极开关/二极管对与三相VSC桥的左侧显示在底部的数字。在下面的，由于空间的限制将专门进行讨论的CukCuk转换器实现。类似的功率级推导是从一个三相电流僵硬的双向转换器和降压-升压型DC-DC转换器，这种替代目前作者正在调查。hdiriBCQon^L{k-dccflnvcrtcrsourcehdiriBCQon^L{k-dccflnvcrtcrsource图1派生的Cuk-Cuk双向de直流转换器；图2派生的SEPIC-Zeta双向de直流转换器川工作原理和调制方案无论是在整流或反转，正弦电流形成可以被降低到一个电压控制，控制电压源（整流器和逆

变器)连接到一个交流源通过一个电感见图3(a)。基本组件相量图对功率因数整流和反转如图3所示(b)。所需的转换器ac终端电压可以定义为直角三角形的斜边由三个电压相量。然后讨论了调制方案从ac终端电压合成和转移的观点。VainversionVainversionvacarectification(b)图3a.整流器操作图4显示了以功率级原理为目的的整流器运行分析。下面的讨论的是基于符号在图4的工作原理，基于提高巴克整的改提出［14］，15］。它已经清楚认识到在这些引用引脚的必要性，作为非常规零空间向量使权力交接发生。本文要求考虑一个折衷平均开关频率和载流能力在开关设备，两引脚的零电压空间矢量选用合理的妥协［20］。图5演示了调制方案和电力传输从ac源直流负载在一个三相载波周期,(Vaca>Vacb>Vacc)是假设在整流器交流终端电压命令和(ia>0>ib>ic)是假设在三相交流电流。一旦操作原理在这个特定的条件是成立的,所有的其他可能的操作条件可以轻易地导出以同样的方式。

图4Cuk-Cuk双向交流-直流转换器来分析整流器操作。IV电路模拟已经进行了一系列的电路模拟与Saber仿真包。功率级组件参数和控制器增益是在图8和图9上，它们的参数是相同的。5千瓦的输出功率和300V的直流输出电压与230Vac线到线电压的有效值的额定操作的假定。图10表示出了用于模拟的控制框图，两相电流和直流电压感测的反馈控制。此外，在为了提高动态响应中的直流电压控制，负载电流ILOAD也感测到，并添加到交流电流的振幅参照作为负载前馈。前馈路径上的负载的低通滤波器的转角频率为180Hz。整流/逆变器操作的切换符号是IQ。为了选择适当的两个腿短的零电压空间矢量整流器操作阶段，三相电流信息提供给定期采样PWM模块。定期采样PWM的三角载波的频率为9kHz。UM□::[Hx|'■L角载波的频率为9kHz。UM□::[Hx|'■L:-：i詁]!©「汇UD'M:''k：JLI=hi：=.「！Ji=:=一严格地说，应该调整取决于上的耦合电容器的电压（VCC）,它是由三相VSC桥的直流总线电压的三角载波的幅度。然而，这将引入到控制块的额外的复杂性，因此，一个固定的三角载波的幅度为额定工作点，即610V,用于这里。图11和12表示了稳态的仿真结果的四种不同的操作条件下，即，升压和降压的每个整流和反演。从这些图中可以看出，几乎统一的功率因数接近正弦波形的交流，当前的操作是可能的。可以指出的是交流电流波形的质量下的轻载条件下的图。图12是退化。这是因为开关频率纹波分量和低序nontheist谐波分量增加，与上一节中描述的sextuplen激发不同。-10.0-10.044.0rwdlrf>40.00-0—・oa.o50-0—■008"igreso.o0-0图11仿真结果对升压降压反转^10.0■20血20.0-110.0-O.Q-1©-0iJ44.0rwdlrf>40.00-0—・oa.o50-0—■008"igreso.o0-0图11仿真结果对升压降压反转^10.0■20血20.0-110.0-O.Q-1©-0iJ0.0■—iojoH2£LQ作为一个动态响应的例子，图13所示的仿真结果负载突然变化，需要全额定整流全额

定反转。负载电流的方向是相反的，约0・3s时利用负载前馈，很好的补偿电压控制回路的低带宽和直流母线电压几乎不干扰。ho尼330.0ho尼330.0NUMao.olO-a图图#uoc醞mU5SQVCC准RiU59QLineuoc醞mU5SQVCC准RiU59QLine1HS/snSTnppro图15最大点的交流电压对应于0*VB，它是时间的中心轴。然后，它可以被看作几乎单位功率因数操作已在所有四种情况下实现从数字。正如从前面的章节中，预测的交流电流波形的相对降低在轻负载的操作，即，下图的痕迹，图14和15。图16示出从精馏的工作点中的突然变化的动态响应是不一样的，在图13，观察到类似的动

态响应。特别是，直流输出电压VCDC勉强，尽管低的直流电压控制回路由于带宽的干扰负载前馈。r€：l«-=1^3谚2DEEwaocr€：l«-=1^3谚2DEEwaoca□tSisaaVI总结wvwWwwfHFREJU2Gr9*哼口STOPPED三相PWM升压降压整流器的电源再生能力进行了研究，本文。感兴趣的转换器是能够：（1）两个电压升压和降压;（2）双向功率处理;（3）最近正弦交流电流的单位功率因数运行。一个系统的功率级拓扑推导已经呈现。作为一个例子以CUK-CUK实现的，工作原理，调制方案，稳态，动态分析进行了讨论。特别是，根据焦点和公知的VSC升压降压整流器之间的差异从分析的观点已经明确。代表电路的模拟结果和硬件实验已提交。通过这些程序已被证明的可行性，所提出的三相PWM升压降压整流电源再生能力。REFERENCESR.P.Stratford,“Harmonicpollutiononpowersystems—Achangeinphilosophy,”IEEETrans.Ind.Applicat・，vol・IAT6,pp.617一623,Sept./Oct.1980.IEEERecommendedPracticesandRequirementsforHarmonicControlinElectricalPowerSystems,IEEEStd519-1992,1993.B.T.Ooi,J.C.Salmon,J.W.Dixon,andA.B.Kulkarni,“A-3phasecontrolledcurrentPWMconverterwithleadingpowerfactor,”inConf・Rec・IEEE—IASAnnu.Meeting,1985,pp.1008一1014・R.Wu,S.B.Dewan,andG.R.Slemon,“APWMactodcconverterwithfixedswitchingfrequency,”inConf.Rec・IEEE—IASAnnu.Meeting,1988,pp.706-711.,“Analysisofanac—to—dcvoltagesourceconverterusingPWMwithphaseandamplitudecontrol,”IEEETrans・Ind・Applicat・,vol.27,pp・355-364,Mar./Apr・1991.T.G.Habetler,“Aspacevector—basedrectifierregulatorforac/dc/acconverters,”IEEETrans.PowerElectron.,vol.8,pp.30一36,Jan.1993.V.BlaskoandV.Kaura,“Anewmathematicalmodelandcontrolofathree-phaseac一dcvoltagesourceconverter,”IEEETrans・PowerElec—tron.,vol.12,pp.116一123,Jan.1997・T.Kataoka,K.Mizumachi,andS.Miyairi,“Apulsewidthcontrolledac—to—dcconvertertoimprovepowerfactorandw