能量回饋型電子負(fù)載的原理介紹-文庫吧資料
2024-09-05 14:23本頁面
【正文】 滯環(huán)電流控制的簡(jiǎn)單、快速性和PAC、PI電流控制方法的開關(guān)頻率固定特點(diǎn)于一身，不過需要以性能優(yōu)良PWM調(diào)制器作保證。PI電流控制方法將反饋電流與給定信號(hào)相比較，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出與載頻三角波比較產(chǎn)生PWM開關(guān)信號(hào)諧波成分遠(yuǎn)比三角波頻率低。此外，這種方法的滯環(huán)寬度固定，而開關(guān)頻率不固定，高低懸殊，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)很窄的脈沖和很大的電流尖峰。圖4 半橋單元拓?fù)浼半妷菏噶繄D Halfbridge unit configuration and voltage vectorgraph滯環(huán)電流控制的突出特點(diǎn)之一是控制簡(jiǎn)單，用模擬器件很容易實(shí)現(xiàn)。從這點(diǎn)來講，采用電流控制PWM技術(shù)可以使上述問題得到比較圓滿的解決。這種控制方法存在幾個(gè)方面的缺陷，一是對(duì)PWM電壓向量的幅度與相位以兩個(gè)閉環(huán)分別控制，加之通常出于系統(tǒng)穩(wěn)定性的考慮，兩個(gè)閉環(huán)的響應(yīng)速度差別較大，幅度與相位瞬態(tài)響應(yīng)速度不同步，難以保證系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)特性；二是從穩(wěn)態(tài)相量關(guān)系出發(fā)進(jìn)行電流控制，其前提條件是交流電壓源不發(fā)生畸變，而實(shí)際上由于電網(wǎng)內(nèi)阻抗的存在，負(fù)載的變化及各種非線性負(fù)載等擾動(dòng)尤其是在瞬態(tài)過程中，電源波形的畸變會(huì)直接影響著系統(tǒng)控制的效果；三是在用于有源無功補(bǔ)償?shù)那闆r下，由于脈沖整流器交流側(cè)電流源非正弦，相量關(guān)系及SPWM將不再適用。圖5 滯環(huán)電流控制原理 Principle of hysteresis current controlPWM整流器的電流控制既包含幅度控制，又包含相位控制，這些年來，已經(jīng)出現(xiàn)了不少有關(guān)的交流側(cè)電流控制的方法，相位幅度控制（PAC）是一種應(yīng)用較多的方法。對(duì)于電子負(fù)載能量回饋環(huán)節(jié)來說，三相電壓型脈沖整流器應(yīng)工作在有源逆變的狀態(tài)，以保證不對(duì)電網(wǎng)造成污染，而對(duì)交流電子負(fù)載的負(fù)載特性模擬環(huán)節(jié)，相電壓型脈沖整流器應(yīng)工作在有整流狀態(tài)，輸入電壓為正弦波[5]。圖中可以看出，調(diào)節(jié)的幅值和相角可使在四個(gè)象限內(nèi)隨意變化。若以正弦脈寬調(diào)制規(guī)律控制開關(guān)SS2，可在A點(diǎn)得到基波為正弦波的脈寬調(diào)制波Us，其基波幅值： (1)a為調(diào)制比，相位和頻率都可以控制。由三相電壓型PWM整流器三相電壓的對(duì)稱性可以知道，直流側(cè)中點(diǎn)電位與電網(wǎng)中線等電位。目前，應(yīng)用最為廣泛的是電壓型橋式變流器，三相電壓型PWM整流器即是其中的一種，交流電子負(fù)載的負(fù)載特性模擬單元與能量回饋單元，直流電子負(fù)載的逆變部分都采用這種整流器。 電壓型PWM整流器交流電子負(fù)載中的負(fù)載特性模擬和能量回饋兩個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)都依賴于電壓型PWM整流器，因而選擇合適的PWM整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和相應(yīng)有效的控制方式?jīng)Q定了電子負(fù)載的性能。只要選擇合適的控制系統(tǒng)參數(shù)，可維持母線電壓恒定的同時(shí)能量自動(dòng)選取流動(dòng)方向做到了能量平衡，網(wǎng)側(cè)電流可為與電網(wǎng)同相或反相的正弦波形且THD很小[2]。如控制系統(tǒng)框圖所示，Vref為直流母線給定電壓，Vdc為直流母線電壓，ir為并網(wǎng)電流，Vs為與電網(wǎng)電壓同相的單位正弦信號(hào)。 能量回饋功能的實(shí)現(xiàn)圖3給出了能量回饋系統(tǒng)控制系統(tǒng)圖。電子負(fù)載作為被測(cè)電源的負(fù)載，要能模擬RL負(fù)載特性，因而圖中移相電路是必需的[3]。前級(jí)PWM整流的主要目的是模擬阻感負(fù)載特性，并把能量從被測(cè)電源傳遞給能量回饋單元。圖1交流電子負(fù)載系統(tǒng) AC electronic load system前級(jí)整流器的功率因數(shù)在1至1間可調(diào)，后級(jí)逆變器功率因數(shù)一般為1，被測(cè)電源輸出的電能（除去開關(guān)損耗）經(jīng)逆變回饋電網(wǎng)。AC/DC整流單元與DC/AC逆變單元均采用電壓型PWM整流器，前級(jí)整流單元控制被測(cè)電源的輸出電流iu，模擬被測(cè)電源需要的負(fù)載特性；后級(jí)整流單元控制直流側(cè)電壓Vdc和并網(wǎng)電流ir。本文分別介紹了交直流電子負(fù)載的結(jié)構(gòu)，工作原理和相應(yīng)的控制方式，并重點(diǎn)分析了PWM整流器的工作原理和不同控制方式的優(yōu)缺點(diǎn)。該電子負(fù)載未將試驗(yàn)功率轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，因此不必使用體積龐大的電阻箱及冷卻設(shè)備，節(jié)約了安裝空間。能量回饋型電子負(fù)載既能模擬各種負(fù)載特性，又能將電能無污染的回饋電網(wǎng)，是當(dāng)前電子負(fù)載發(fā)展的必然趨勢(shì)。電子負(fù)載具有調(diào)節(jié)方便、通用性強(qiáng)、精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，是電源試驗(yàn)
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