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三相电压型PWM整流器双闭环控制策略研究(1)

北极星电力网技术频道    作者:黄天富,石新春,孙玉巍,王丹   2012/11/9 10:31:17   

 关键词:  三相电压 PWM 整流器

摘要:本文在分析三相电压型 PWM 整流器工作原理的基础上,建立了dq 同步旋转坐标系下三相电压型PWM 整流器的数学模型,推导了一种三相电压型PWM 整流器前馈解耦控制策略,设计了电流内环、电压外环的双闭环控制策略。该控制策略能有效地抑制网侧输入谐波电流,得到稳定的直流输出电压,同时还具有控制简单、控制精度高等优点。仿真和实验结果验证了该控制策略的正确性和有效性,系统具有良好的稳态特性和动态特性。由于控制简单、易于实现,该控制方法具有一定的实用价值。

关键词:PWM整流器,前馈解耦,双闭环控制

1.引言

PWM 整流器与传统的不控整流或相控整流方式相比,具有网侧电流谐波含量少、功率因数高、能量可双向流动、动态响应快等优点,成为当今电力电子领域研究的一个热点[1-3]。因此,研究高性能的PWM整流器控制策略具有重要现实意义[4-5]。

本文在分析三相电压型PWM 整流器工作原理的基础上,建立了dq 同步旋转坐标系下三相电压型PWM 整流器的数学模型,分别设计了基于前馈解耦控制的电流内环控制器和电压外环控制器。最后通过仿真和实验验证该控制策略的正确性和有效性。

2.三相电压型PWM 整流器数学模型

三相电压型PWM 整流器的原理图如图1 示,图1中各物理量定义如下:ea、eb、ec 为电网电压,ia、ib、ic 为交流侧各相电流,Udc 代表直流侧电压,ua、ub、uc 为PWM 整流器交流侧输入电压。假设三相电网电压平衡,则可得:

将上述abc 三相静止坐标系下的PWM 整流器数学模型变换到dq 同步旋转坐标下的数学模型:

3.三相电压型PWM 整流器双闭环控制策略

3.1 三相电压型PWM 整流器电流内环控制器

由(3)式整理得:

从上述d-q 数学模型可知,d、q 轴变量相互藕合,因而给控制器设计造成一定困难。为此,可采用前馈解耦控制策略,引进的PI 调节器,从而实现了系统的闭环稳定控制。其控制方程为:

来源:中国电力电子产业网
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