【正文】 當 aK 關(guān)斷 ,而 aK? 導通 時，開關(guān) 函數(shù)0aS? ，且 0aNv ? 。 定義單極性二值邏輯開關(guān)函數(shù) kS 為 ： ? ?1 ,0kS k a b c??? ????上 橋 臂 導 通 ， 下 橋 臂 關(guān) 斷 ；上 橋 臂 關(guān) 斷 ， 下 橋 臂 開 通 。 具體實現(xiàn) 如下 : ，設(shè)定 一 閥值 ? 0； ??ek? 時，也即偏差值 ??ek 比較大時，為了避免過大的 超調(diào) ，又使 系統(tǒng)有 較快的響應(yīng)，采用比例控制，比例系數(shù)取為 1pK ， 控制輸出為 ? ? ? ?1pu k K e k? (041) ??ek ?? 時， 也即偏 差 信號比較小時 ， 采用 PI 控制，比例系數(shù)取為 2pK ， 且有1pK 2pK 。 由式 （ 330） 可得 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?101 1 1 2kp I Dju k K e k K e j K e k e k??? ? ? ? ? ? ? ?????? (038) 由式（ 330） 和（ 331） 可得三相電壓型 PWM 整流器設(shè)計 22 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1 1 2 1 2p I Du k u k K e k e k K e k K e k e k e k? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? (039) 所以 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1 ( ) ( 2 ) 1 2p I D p D Du k u k K K K e k K K e k K e k? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (040) 三相電壓型 PWM 整流器的 PI 控制器的設(shè)計 在三相電壓型 PWM 整流 器 的過程啟動、結(jié)束或大幅度增減負載時，短時 間內(nèi)系統(tǒng)的輸出有很大的偏差，會造成算得的控制量超過執(zhí)行機構(gòu)可能最大動作范圍對應(yīng)的極限控制量，最終引起系統(tǒng)較大的超調(diào)，甚至引起系統(tǒng)的震蕩，這是絕對不允許的。將 ? ?ekT簡化表示成 ??ek等，即省去 T。按 模擬 PID 控制算法的算式 （ 326) ，現(xiàn)已 一 系列的采樣時刻點 kT 代 表 連續(xù)時間 t， 以和式代替積分，以增量代替微分，則可作如下近似交換： ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?000 , 1 , 21t kjt k T ke t dt T e j Te k T e k tde tdt T?????? ????????? ??????? (035) 式中 T—— 采樣周期。 3. 微分環(huán)節(jié) 能反映偏差信號的變化趨勢，并能在偏差信號值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正 信號，從而減小超調(diào)， 克服振蕩 ，加快系統(tǒng)的動作速 度，減小調(diào)節(jié)時間，改善了系統(tǒng)的動態(tài)性能。積分作用的強弱取決于積分時間常數(shù) IT ， IT 越大，積分作用越弱，反之則越強。 其控制規(guī)律為 三相電壓型 PWM 整流器設(shè)計 20 ? ? ? ? ? ? ? ?01 t DpIT d e tu t K e t e t d tT d t??? ? ?????? (033) 或?qū)懗蓚鬟f 函數(shù) 形式 ? ? ? ?? ? 11pDIUsG s K T sE s T s??? ? ? ????? (034) 圖 37 模擬 PID 控制系統(tǒng)原理框圖 式中 pK —— 比例系數(shù) ； IT —— 積分時間常數(shù) ； DT —— 微分時間常數(shù)。特別是在工業(yè)過程控制中，由于被控對象的精確數(shù)學模型難以建立，系統(tǒng)的參數(shù)經(jīng)常發(fā)生變化，運用控制理論分析綜合要耗費很大代價，卻不能得到預期的效果，所以，往往采用 PID 控制器根據(jù)經(jīng)驗在線整定 PID 的參數(shù)，以便 得到滿意的控制效 果 。 PI 控制器的設(shè)計與數(shù)字化實現(xiàn) 按閉環(huán)系統(tǒng)誤差信號的比例、積分、微分進行控制的控制器 (簡稱為 PID 調(diào) 節(jié)器 )，它 是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)成熟、應(yīng)用最為廣泛的 一 種控制器。 依次變動 *V 所在區(qū)間，所得結(jié)論不變。當調(diào)制比 m=1 時， 三 相電壓 型 PWM 整 流器 相電壓峰值為 2dcv ， 而線電壓峰值為 3 2dcv 。 表 34 占空比對應(yīng)關(guān)系 扇區(qū) 0U , 60U 300U , 120U 120U , 180U 180U , 240U 240U , 300U 300U , 0U aT aont bont cont cont bont aont bT bont aont aont bont cont cont cT cont cont bont aont aont bont 本文所采用的空間電壓矢量 PWM 調(diào)制方式如 圖 36 所示， 圖 36 是當目標 電壓矢量 outU 在包括 0U 和 60U 的扇區(qū)時的 波 形。 則使 s=a+2xb+4xc， s 即為空間電壓矢量所在的扇區(qū)，對 應(yīng)關(guān)系如表 33 所示 。 同 理 ，經(jīng)計算可得 12tt 、 在不同的扇區(qū)時的取 值，具體如表 32 所示。由 圖 35， 可得如下算式 : 160310 6 0sin 3c os 3TUUTTTU U UTT????? ????? ???? (022) 由 分析，圖 34 中所有空間 電壓矢量 的 幅值 為 23dcv， 由相電 壓 的最大值 3dcv歸一化，則空間電壓矢 量 的 幅 值為 23 ， 所以 0U = 60U = 23 ， 則 由式 (315)得 ? ?1332T U UTU????? ????? ?? (023) 在這里， U? 、 U? 也是由相電壓的最大值 3dcv 歸一化得到的值 ，由 式 （ 316)可得 ? ?11321 32Tt U UTTtUT???? ? ? ????? ???? (024) 3 0TUTUbb ( )60 011UoutU1 0TUT ( )0 001U Uba60o三相電壓型 PWM 整流器設(shè)計 17 同理，如果 outU 在包括了 60U 和 120U 的扇 形 區(qū)內(nèi)，這兩個空間電壓矢量持續(xù)的時 間為 ? ?? ?21321 321 32Tt U UTTt U UT????? ? ? ????? ? ? ??? (025) 在這里 ， 2T 是 120U 在一個開關(guān)周期中的持續(xù)時間 。 基于正交坐標系 （ ,??)的空間電壓矢量 PWM 算法 由 分析 可 知 ，由 三相電壓型 PWM 整 流器開關(guān)的有限組合所決定的 8 條空 間電壓矢量 如 圖 34 所示。 令矢量 0,7V 的持續(xù)時間為 0,7T ， 則 2(011)V3(010)V1(001)V4(110)V5(100)V 6(101)V0(000)V7(111)VmIeR1 1sTVT*V2 2sTVTO三相電壓型 PWM 整流器設(shè)計 15 1 2 0,7 sT T T T? ? ? (017) 令 矢量 *V 與 1V 間的夾角為 ? ，由 正弦定理 ，則 21* 212 si nsi n si n( )33ssTTVVV??? ??? ? (018) 又因為1223 dcV V v??， 則聯(lián)立式 (310)、 (311) 得 120 ,7 1 23s in ( )s insssT m TT m TT T T T???? ????? ??? ? ? ?? (019) 式中 m — 空間 電壓矢量 PWM 調(diào)制系數(shù) (m ? l)， 并且 *3mV?? (020) 對于零矢量的選擇，主要是考慮選擇 0V 或 7V 應(yīng)使開關(guān)狀態(tài)變化盡可能少， 以降低開關(guān)損耗。顯然， PWM 開關(guān)頻率越 高 ，多邊形準 圓 軌跡就越接近 圓。 如果 *V 在 復平面 上勻 速旋轉(zhuǎn)，就對應(yīng)得到了三相對稱的正弦量。 6 條模為 2 dcv /3 的空間電壓矢量將復平面均分成六個扇形區(qū)域 IVI。( )2 011V( )0 000V( )3 010V( )4 110V( )5 100V ( )6 101V( )7 111V0三相電壓型 PWM 整流器設(shè)計 14 空間電壓矢量的合成 三相電 壓型 PWM 整 流器空間電壓矢 量 共有 8 條，除 2 條零矢 量 外 ， 其余 6 條非零矢量對稱均勻分布在復平面上。則復平面上 三 相電壓型 PWM 整 流器空間電壓矢量 kV 可定義為： ( 1) 30 ,7230jkk dcV v eV??? ???? ?? （ k=1， 2,… ， 6） (013) 上式可寫成開關(guān)函數(shù)形式，即 ? ?223323 jjm d c a b cV v S S e S e???? ? ? (m=0， 1… ， 7) (014) 對于 任意 給定的三相 基 波電壓瞬時值 aOv 、 bOv 、 cOv ， 若考慮 三 相為平衡系 統(tǒng)，即0aO bO cOv v v? ? ?,則可在復平面內(nèi)定義電壓空間矢 量 223323 jja O b O c OV v v e v e?????? ? ????? (015) 由式 (38)可以看出，如果 aOv 、 bOv 、 cOv 是角頻率為 ? 的 三 相對稱 正 弦 波電壓，那么矢量 V 即 為模為相電壓峰 值 ，且以角頻率 ? 按 逆時針方 向 勻速 旋 轉(zhuǎn)的空間矢量，而空間矢量在三相坐標軸 (a， b， c)上的投影就是對稱的三 相正弦量。其中， 0V (0 0 0)、 7V 的(1 1 1)由于模為零而稱為零矢量。 將 328? 種開關(guān)函數(shù) 代入式 （ 35） ,記得到相應(yīng)的三相電壓型 PWM 整流器交流側(cè)電壓值，如表 31 所示。 角 。 圖 表示了三相對稱靜 止 坐標系 (a， b， c)與兩相正交靜止坐標系 (d， q)的空間位置關(guān)系 。 等量坐標變換 等量坐標交換，是指在某一坐標系中的通用矢量與變換后 的另 一 坐標系中 的通用矢量相等的坐標變換。 如何控制輸入電流，得到理想的功率因數(shù)以及實現(xiàn)直流母 線電壓穩(wěn)定和能量的雙向流動，根本任務(wù)在于得到各功率開關(guān)器件的控制規(guī)律和通斷時間 。 間接電流控制在控制系統(tǒng)中通過控制調(diào)制電壓的幅值及其與電源 電壓的相對位移來控制輸出直流電壓 和功率因數(shù)，盡管它動態(tài)響應(yīng)稍慢，還存在瞬態(tài) 直 流電流偏移，但 它具有簡單的控制結(jié)構(gòu)和良好的開關(guān)特性，檢測量 少， 無需電流傳感器 ，成本低，易于數(shù)字化實現(xiàn)，適用于對控制性能和動態(tài)響應(yīng)要求不高的場合，具有良好的工程實用價值 。間 接電流 控制 技術(shù)實質(zhì)上是，通過 PWM 控制，在三 相電 壓 型 PWM 整流 器 橋路交流側(cè)生成幅值、相位受控的 正弦 PWM 電壓，該 PWM 電壓 與電網(wǎng)電動勢共同作用于 三相 電壓型 PWM 整 流器交流側(cè)，并在交流側(cè)形成正弦基波電流，而諧波電流 則由 交流側(cè)電感濾除 。 直接電流控制以快速電流反饋控制為特征，如滯環(huán)電流控制、固定開關(guān)頻率電流控制、空間矢量電流控制等 。 三相電壓型 PWM 整流器設(shè)計 10 第 3 章 三相電壓型 PWM 整流器的控制方法 與系統(tǒng)仿真的研究 三相電壓型 PWM 整流器的控制方法 對三相 電壓型 PWM 整流器的控制， 旨在穩(wěn)定 直 流 側(cè)電壓 的同時，實現(xiàn)其交流側(cè)在受控功率因數(shù)條件下的 正弦波電流控制。根據(jù)電網(wǎng)三相電源 E 的特性來調(diào)節(jié)整流器網(wǎng)側(cè)電壓 V 以控制電感電壓 LV ，從而實現(xiàn)對輸入電流 I 的大小與相位的控制，從而控制了整流器傳送能量 的大小及直流側(cè)電壓， 并且 實現(xiàn)高功率因數(shù)控制。又由圖 23 和圖 24，在 VE? 條件下，交流電源電壓 E 與電流 I 的夾角為 2? (整 流運行 )或 ( 2??? ) (逆變運行 )，則整流器的功率因數(shù)為 ? ? ? ?c o s c o s22????? ? ? (05) 由式 （ 25)可知，通過限制 ? 的大小 ,便可實現(xiàn)對功 率因數(shù)的控制。 圖 25 系統(tǒng)閉環(huán)結(jié)構(gòu)框圖 對于網(wǎng)側(cè)控制電壓