关键字 |
| 直接功率控制、功率因数、PWM整流器,电能质量,。 |
介绍 |
| 近几十年来,非线性负载的增加使用过去几十年中引发严重问题。这个问题由电流和电压波形的畸变。 |
| 提出了几种谐波消除方法;典型的一个是并联连接在交流方面的被动的过滤器。然而它们笨重,昂贵和共振。最近,有源滤波和PWM转换(整流)正在他们的地方在工业工厂。 |
| 发展积极的提高整流器的控制方法是可能由于电力半导体器件和数字信号处理器的发展,允许快速操作,降低成本。它提供了可能的实现复杂的控制算法。适当的控制可以提供无源元件的整流性能改进和减少高功率系统是非常重要的。 |
| 三相脉冲调制(PWM)整流器(AC / DC转换器)发展迅速,由于他们的一些重要的优势如:发电功能,控制直流母线电压,低输入电流的谐波失真和高功率因数(通常团结附近)。近年来提出了不同的策略[1][2]控制PWM变换器。这些控制策略的主要目的是获得高功率控制和正弦电流估计通量信号用于控制系统。 |
| 因此他们的原则是不同的。这些方法之一电压定向控制(VOC),保证高动态和静态性能通过一个内部电流控制回路;数篇论文发表在这一领域。因此,这种控制的最终配置和性能的质量很大程度上取决于应用电流控制策略[3]。传统直接功率控制(DPC)是基于瞬时活跃和无功功率控制回路[4][5][6]。在这种方法中,没有内部电流控制回路和没有PWM调制器块,由于变频器切换状态是适当选择开关表基于瞬时错误指挥和估算值之间的活跃和无功功率。这个方法需要一个良好的估计的主动和被动的权力。 |
| 本文介绍了直接功率控制的现有解决方案和基于虚拟磁通估计提出了一种新的解决方案[2]。该方法的理论原则进行了探讨。VF-DPC的稳态和动态行为,说明该系统的操作和性能比传统的DPC的方法。这种策略也调查下变化的负载和直流电压参考。结果表明,VF-DPC展品几个优势;特别是它提供正弦线电流,当电源电压是理想的。试验结果表明性能优良的系统。 |
虚拟通量估算 |
| 施加的电压线路功率结合交流侧电感是假定为数量与一个虚拟的交流电动机,如图1所示。 |
| 因此,R和L代表定子电阻和定子漏电感的虚拟汽车和相间电压行:阿拉巴马大学,哥伦比亚大学,台湾将会引起一个虚拟的气隙磁通。换句话说的集成电压导致虚拟线ΨL通量向量,在固定α-β坐标系(图2)。 |
| ΨL-virtual线通量向量,我们——变换器电压矢量,UL,线电压矢量,UI -电感电压矢量,iLline电流向量。 |
| 一个虚拟的通量方程可以表示为[7],[8](图3): |
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| 基于测量直流环节电压Udc和转换器开关状态Sa,某人,Sc整流器输入电压估计如下: |
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| 虚拟计算通量组件图4所示。 |
直接功率控制(DPC) |
| DPC在[10]提出的主要观点和明年由[9]是类似于著名的感应电动机直接转矩控制(DTC)。转矩和定子磁通瞬时活跃(p)和反应(q)大国控制(图5)。 |
| 无功功率的命令qref(功率因数统一设置为0)和有功功率”(从外PI-DC电压控制器)与估计q和p值相比,分别在无功和有功功率滞后控制器。 |
| 无功功率控制器的数字化输出信号的定义是: |
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| 数字化变量dp, dq和电压矢量位置γUL =弧tg (ULα/ ULβ)或通量矢量位置γΨL = arctg(ψLα/ψLβ)形成一个数字,它通过访问的地址查表选择合适的电压矢量根据转换表(表1)。 |
| 的区域电压或通量矢量位置分为12个部门,如图6所示,部门可以数值表示为: |
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| 注意,采样频率必须高于几倍的平均开关频率。这个非常简单的解决方案允许瞬时活跃和无功功率的精确控制和错误是由磁滞带有限。不需要转换成旋转坐标方程是容易实现的。该方法处理瞬时变量,因此,估计价值包含不仅基本而且谐波组件。这个特性还提高了总功率因数和效率[10]。 |
| 进一步改善关于VF-DPC操作可以通过使用部门检测锁相环(锁相环)发生器代替零交叉电压探测器(图7)。这保证一个稳定的扰动和自由部门检测,即使在操作扭曲和线电压不平衡。 |
能力评估基于虚拟通量 |
| 基于虚拟通量(VF)已经被作者提出改善VOC [11], [12]。这里将申请瞬时功率估计,在施加的电压线路功率结合交流侧电感器被认为是一个虚拟的交流电动机数量相关。 |
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| 然而,为了避免坐标变换成dq坐标系,DPC的力量估计系统应该使用stator-oriented数量,在α-β坐标系(图4)。 |
| 使用(14)和(15) |
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| 正弦和平衡线电压的衍生品通量振幅为零。瞬时主动和被动的力量可以计算为[13],[14]。 |
| 测量线电流ia, ib和估计虚拟通量组件ΨLαΨLβ送达瞬时功率估计的块(PE) Fig.8中描述。 |
直流电压调整 |
| DPC提出方案,基本输入电流的大小来自外比例积分(PI)控制器和直流母线电压将在直流电压乘以获得瞬时有功功率的参考。 |
| 功率因数条件统一,参考无功功率必须等于零。 |
| 调节功能是确保由一个π校正器如下图所示: |
| Kp和Ki的比例和积分控制器分别上涨。 |
| 确定PI控制器的参数,我们做出以下数学发展。 |
| 吸收的功率电容器之间的关系和终端电压可以写: |
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结果与讨论 |
| 研究基于虚拟的操作通量DPC / PWM整流器,在MATLAB / SIMULINK环境中实现。不同条件下的模拟结果显示在图10 - 12。模拟进行了使用电源电路的主要电气参数和控制数据显示在表二世。 |
| 进行了一些测试真实性提出了技术的可行性。图10显示了模拟波形统一功率因数下运行稳定的纯正弦线电压供应。 |
| 从这个图中,可以看出,线电流非常接近正弦波(Fig. b)和同相电源电压(Fig. c)由于无功功率命令qref设置为0 (Fig. f)。有功功率是恒定的平均(4.6 kw)。平均无功功率为零,因为功率因数统一操作。 |
| 直流侧负载的影响系统的操作如图11所示。这些图所示加载的变化不会影响直流环节电压,只有改变线路电流的振幅和线路侧有功功率。 |
| Fig.12表明,当直流电压达到新的参考价值(Fig.”),线路电流的有功功率,从而增加(Fig. b”)。目前的直流无功功率变化步是明智地减少。线电压和电流几乎是在阶段(图c”),因此功率因素几乎是等于1。在线路电流的波形接近正弦信号,因此THD = 3.15%。为了保持连续总线带电,直流电压变化涉及到引用瞬时有功功率的变化。 |
结论 |
| 关于PWM整流器的优点,本文提出了一种新的PWM整流器控制策略和discuted。预测行为的DPC / PWM整流器在不同的负载,动态模型在matlab / simulink仿真实现。这种方法使用估计虚拟通量(VF)向量而不是线电压的向量。因此,电压无传感器线路功率估计是太吵了由于自然低通积分器用于计算算法的行为。同时,线电流的分化是避免在这个计划。因此,提出VF-DPC PWM整流器具有以下特点和优势: |
| ——不需要线电压传感器, |
| ——低采样频率(如传统的DPC), |
| 官,正弦线电流(低), |
| ——没有电流调节环, |
| ——高动态解耦的活跃和无功功率控制, |
| ——简单的算法 |
| 它这个转换器是一个重要的优势,特别是在速度控制驱动系统驱动的操作应该健壮的线电压扰动条件。仿真结果表明,无功功率在系统可编程,可以设置为获得统一的功率因数。线路电流正弦波形。 |
表乍一看 |
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| 表1 |
表2 |
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数据乍一看 |
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| 图1 |
图2 |
图3 |
图4 |
图5 |
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| 图6 |
图7 |
图8 |
图9 |
图10 |
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| 图11 |
图12 |
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引用 |
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