【正文】
同時(shí)感謝學(xué)長(zhǎng)以及我的同學(xué),在寫論文的過程中給予我很多素材,還在論文的撰寫和排版燈過程中提供熱情的幫助。感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。在此尤其要感謝我的指導(dǎo)老師—王老師,他對(duì)我進(jìn)行了無私的指導(dǎo)和幫助,其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、深厚的理論功底、高瞻遠(yuǎn)矚的思想、誨人不倦的作風(fēng)使我受益匪淺。因此也就出現(xiàn)了無交流電動(dòng)勢(shì)傳感器的三相VSR控制策略與無交流電流傳感器的三相VSR控制策略為主流的控制策略。隨著SVPWM調(diào)制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,如今研究的方向多在于如何簡(jiǎn)化其系統(tǒng)結(jié)構(gòu),即如何省略三相VSR交流電流和電動(dòng)勢(shì)傳感器控制等。PWM控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用為變流器的發(fā)展帶來了其所未有的基于,將PWM控制技術(shù)與傳統(tǒng)變流裝置結(jié)合從而形成新型的變流器,逐漸成為變流裝置的發(fā)展方向。利用Matlab/Simuhnk對(duì)常規(guī)PI控制的三相PWM整流器進(jìn)行了整流狀態(tài)和逆變狀態(tài)的仿真分析,驗(yàn)證了dq坐標(biāo)系下的直接電流控制方案的可行性。利用二進(jìn)制編碼重新編排六個(gè)扇區(qū),通過對(duì)電壓空間矢量進(jìn)行合理地排序,減小了開關(guān)損耗,同時(shí)還達(dá)到改善網(wǎng)側(cè)電流波形的目的。參考文獻(xiàn)[1] 王兆安,黃?。娏﹄娮蛹夹g(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.3~165[2] 賈佳.三相電壓型SVPWM整流器控制策略研究[D].安徽工程大學(xué)本科學(xué)位論文.2012.8~9 [3] 張崇巍,張興.PWM整流器及其控制[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.7~9[4] Wu R, Dewan S B, Slemon G R. Analysis of an ac to de voltage source converter using PWM with phase and amplitude control, IEEE Trans Ind Appl, 1991, 27: 355~364[5] Dixon J W, Ooi B T. Indirect current control of a unity power factor sinusoidal current boost type threephase rectifier, IEEE Trans Power Electron, 1998, 35: 508~515[6] 楊德剛,劉潤(rùn)生,[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2000,15(2):83~87[7] 張興.PWM整流器及其控制策略的研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文.2003.8~9[8] 王曉東.雙向PWM整流器設(shè)計(jì)與研究[D].武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文.2007.24~26[9] 張志剛,黃守道,任光法,等.三相電壓型SVPWM整流器控制策略研究[J].長(zhǎng)沙大學(xué)學(xué)報(bào),2004,18(4):33~37[10] 邢紹邦,趙克友.電壓型SVPWM算法及其仿真[J].微特電機(jī),2007(5):26~28[11] 王曉東.雙向PWM整流器設(shè)計(jì)與研究[D].武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文.2007.36~46[12] 劉坤.PWM整流器控制策略的研究[D].北方工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文.2009.37~39[13] 史偉偉,蔣全,胡敏強(qiáng),等.三相電壓型PWM整流器的數(shù)學(xué)模型和主電路設(shè)計(jì)[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2002,32(1):50~55[14] 徐金榜,何頂新,趙金,等.一種新的PWM整流器電感上限值設(shè)計(jì)方法[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2006,34(4):33~35[15] 丁奇,嚴(yán)冬超,曹啟蒙.三相電壓型PWM整流器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2009,37(23):84~87結(jié)論與展望PWM整流器由于其優(yōu)越的性能廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘I钌a(chǎn)中。(2) 研究并建立了dq直接電流控制下的一種電流解藕方程,為了驗(yàn)證方法的正確性,利用Matlab/Simulink構(gòu)建了三相VSR的仿真模型。故在條件允許的情況下應(yīng)盡量選擇SVPWM調(diào)制方式。可得如下總體Simulink模型圖: 簡(jiǎn)化后的電壓外環(huán)控制結(jié)構(gòu)可得系統(tǒng)的各仿真圖形為: 相電網(wǎng)電壓和電流波形輸出相位波形 常規(guī)PI控制時(shí)的輸出直流電壓波形 SVPWM與SPWM效果對(duì)比 SPWM調(diào)制方式Simulink仿真模型與SVPWM調(diào)制方式就只有控制模塊不相同,: SPWM仿真圖 仿真結(jié)果如下: SPWM直流側(cè)電壓波形綜合分析可知:兩種PWM方式的諧波主要出現(xiàn)在采樣頻率及其整數(shù)倍處。將代入式(),可算得: ()如圖3—15所示。 電流內(nèi)環(huán)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)當(dāng)阻尼比取時(shí),可得: ()(2) 電壓外環(huán)PI參數(shù)理論整定當(dāng)按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)環(huán)時(shí),電流環(huán)等效為,將電壓采樣小慣性時(shí)間常數(shù) 與電流內(nèi)環(huán)等效小時(shí)間常數(shù)合并,即,且不考慮負(fù)載電流擾動(dòng),[15]: 簡(jiǎn)化后的電壓外環(huán)控制結(jié)構(gòu)圖中:,—電壓外環(huán)PI調(diào)節(jié)器參數(shù);由于電壓外環(huán)的主要作用是穩(wěn)定直流電壓,故其控制系統(tǒng)整定時(shí),應(yīng)著重考慮電壓環(huán)的抗擾性能??紤]電流內(nèi)環(huán)信號(hào)采樣的延遲和PWM的小慣性特性,取為電流內(nèi)環(huán)電流采樣周期(即為PWM開關(guān)周期),為橋路PWM等效增益。將式()代入式(),整理成矩陣形式,得: =(K+) ()使用該式要求精確地知道三相電壓型PWM整流器交流側(cè)電感的值,以達(dá)到較好的控制效果。同時(shí)引入電網(wǎng)電壓usd、usq作為前饋補(bǔ)償,使得系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能得到進(jìn)一步提高。對(duì)于三相電壓型PWM整流器在dq坐標(biāo)下的交流側(cè)的狀態(tài)方程,重寫如下: ()上式表明dq軸電流受到的擾動(dòng)有:交叉耦合電壓Lsiq和Lsid的擾動(dòng)、電網(wǎng)電動(dòng)勢(shì)usd、usq的擾動(dòng),故需要尋找一種控制策略對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行解耦以滿足分析設(shè)計(jì)的要求。使d軸與Us軸重合,則d軸可以表示有功分量參考軸, q軸表示無功分量參考軸,從而便于有功、無功電流的獨(dú)立控制。 電壓空間矢量控制的三相VSR的仿真研究 三相VSR電流解耦在三相交流對(duì)稱系統(tǒng)中,若只考慮交流基波分量,在dq坐標(biāo)系下,可發(fā)現(xiàn)dq分量存在耦合。本文通過大量的計(jì)算與多次仿真實(shí)踐,確定了選用文獻(xiàn)[12]給出的L下限及文獻(xiàn)[14]給出的L上限,發(fā)現(xiàn)不僅能縮小L的取值,而且結(jié)果較為理想: Ls ()式中:Um為交流側(cè)電源相電壓的幅值;為電源角頻率;Ts為開關(guān)管的開關(guān)周期即采樣時(shí)間;Im為交流側(cè)電流的幅值Pout為整流器的輸出功率。 網(wǎng)側(cè)電感值的設(shè)計(jì)L的取值既影響電流環(huán)的動(dòng)、靜態(tài)特性,又制約著整流器的輸出功率、功率因數(shù)以及直流電壓[11]。 扇區(qū)I內(nèi)三相PWM調(diào)制方式 主電路參數(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖如下: 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 直流電壓的選擇對(duì)Udc的選擇既要考慮滿足負(fù)載的要求,還要考慮不引起網(wǎng)側(cè)電流過度畸變。例如扇區(qū)I,逆變器開關(guān)狀態(tài)編碼序列為000,100,110,111,110,100,000,將三角波周期TPWM作為定時(shí)周期,與切換點(diǎn)TcmpTcmpTcmp3比較,從而調(diào)制出SVPWM波。表33 各扇區(qū)時(shí)間切換點(diǎn)TcmpTcmpTcmp3N123456Tcmp1TbTaTaTcTcTbTcmp2TaTcTbTbTaTcTcmp3TcTbTcTaTbTa 計(jì)算切換時(shí)間ta tb tc為了限制開關(guān)頻率,減少開關(guān)損耗,必須合理選擇零矢量000和零矢量111,使變流器開關(guān)狀態(tài)每次只變化一次。 N與扇區(qū)的對(duì)應(yīng)關(guān)系N315462扇區(qū)ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ : 扇區(qū)N判斷(2) 確定各扇區(qū)相鄰兩非零矢量和零矢量作用時(shí)間: ()則上式可以得出: ()同理,以此類推可以得出其它扇區(qū)各矢量的作用時(shí)間,可以令: ()得到如下的仿真圖: 中間變量XYZ可以得到各個(gè)扇區(qū)TT用Uα和Uβ表示參考電壓矢量Uout在α、β軸上的分量,定義Uref1,Uref2,Uref3三個(gè)變量,令: ()再定義三個(gè)變量A,B,C通過分析可以得出:若Uref10,則A=1,否則A=0;若Uref20,則B=1,否則B=0;若Uref30,則C=1,否則C=0。由此可知,在SVPWM調(diào)制中,這使其直流母線電壓利用率更高,也是SVPWM控制算法的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)平衡等效原則可以得到下式: () () ()式中,T1,T2,T0分別為,和零矢量和的作用時(shí)間,θ為合成矢量與主矢量的夾角。先作用的稱為主矢量,后作用的稱為輔矢量,作用的時(shí)間分別為TK和TK+1,作用時(shí)間為To。本文采用電壓矢量合成法實(shí)現(xiàn)SVPWM。(3) 分析了SVPWM調(diào)制技術(shù)的基本原理。 電壓空間矢量與對(duì)應(yīng)的(abc)示意圖 本章小結(jié)(1) 主要介紹了PWM整流器及其四象限運(yùn)行的基本原理,并分析比較了單相全橋和三相半橋整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。 三相電壓型