分析和设计的控制器对PWM整流器

S.ArivarasanM。E学者,电力电子和驱动器,DEEE, CEG安娜大学,钦奈,印度Tamilnadu 1

文摘

整流器的主要应用是直流电源来自一个AC供应。几乎所有的电子设备都需要直流,所以使用整流器内部所有电子设备的电源。PWM整流器现在变得受欢迎由于其低失真输入电流,功率因数统一操作,双向功率流能力和可以提供优秀的直流输出电压的动态响应。一起使用的三相PWM整流器闭环直流-直流转换器转换为直流电源电压从一个到另一个要复杂得多。为了执行上述操作整流器开关应适当控制。因此需要设计一个合适得多控制器对单相和三相整流。在小信号传递函数模型中,可以设计控制器。的造型单相、三相整流器整流电路建模和合适的控制器设计,并给出了仿真结果

关键字

单相整流桥、数学模型、双向交直流转换器。

介绍

单相电压源PWM整流器(VSR)广泛用于改善电能质量。最近,很多研究单相PWM整流器进行了调查。单相PWM整流器现在变得越来越流行由于其低失真输入电流,功率因数统一操作和双向功率流的能力。所需滤波电容器通常是小平衡的电源电压的条件下,也可能认为这些转换器可以提供优秀的直流输出电压的动态响应。一般来说,选择一个合适的控制器的PWM整流器在考虑稳定性和动态性能需要良好的知识系统控制的特点。各种策略被应用于单相PWM整流器,如states-space平均和电路的方法。

三相PWM整流器通常一起使用与闭环直流-直流转换器负载。三相PWM整流器可以与工作的直流-直流转换器。输出模型可以推导出三相PWM整流器,以便它可以比得上直流-直流转换器。本文适合小信号的控制器传递函数模型单相PWM整流器设计在闭环操作并输出模式下,控制器闭环操作三相整流器的设计。

提高整流

单相PWM整流器基于小信号模型的详细处理。目的是为了减少电压波动和增加整流器的动态性能,当负载突然变化。推导传递函数的程序做出假设然后定义状态变量和状态方程写为每个区间的操作,状态方程在一个开关周期平均,然后引入扰动状态变量等同于ac和dc数量和推进交流方程和拉普拉斯变换,准备矩阵小信号模型和计算所需的传输函数

图1。给出了单相PWM整流器的基本等效电路。图2。和图3显示了PWM整流器的操作方式作为提高整流器。PWM整流器可以用作双向整流器。整流二极管所执行的操作,而由逆变器操作开关。列在表1,可以提高操作整流模式通过控制开关T1, T2的帮助下电感在源头。

在稳定状态下运行,模式1,当开关T2,由VS-L-T2-D4给出的传导路径。因此,电感充电,因为没有连接到负载。这种操作方式类似于直流-直流提高转换器的操作开关时。在模式2中,当T2,将VS-LD1——load-D4传导路径。马钢三烧模式。干灰回收工艺中电感器是更多的开关T3和T4对提高整流器的操作没有影响。

转换器的设计参数

电感器和电容器将发挥重要的作用在提高整流器所示的操作。电感用于双向功率流和提高操作,而电容是用来维持恒定的直流输出一段时间的减少输出直流涟漪。因此设计电感和电容的一个重要的角色在操作。此外调制指数为PWM脉冲必须小于1。因此的振幅调制信号的振幅必须大于载体都会。电压增益:

电压增益:

提高电压输出可以计算获得

签证官= Vs * M.I /(一维)(1)

在那里,M。I =调制指数

d =转换时期

b .电感:

PWM开关的基本组件应该由虚拟现实。应该是电源电压的变化在一个角δ的线是类似于传输线。

电感可以推导出如下

Vr = PWM波形的基本组成部分

Vs =电源电压,是=供应电流

从上面的方程我们可以发现L

C.CAPACITANCE:

IL,负载电流含有直流电流和纹波电流。电容器使他完美的直流和脉动应最多5%。将输出功率等于输入功率和IL等同于交流我们可以获得一部分电容的值如下

D。载波频率:

载波频率最低的顺序应该是11 * fs, fs在哪里供应或基频。50赫兹供应应该高于550赫兹。最有可能选择2 khz。

小信号模型

假设所有的开关都是理想的时变切换模型。同时,假设电感电流和电容电压是状态变量。然后我们可以得到数学模型时,开关开/关。可以计算的数学模型

所以以下方程显示理想的小信号模型

答:平均状态方程:

第一步是使用两个分区的平均态函数而不是态函数。根据比例加权平均态函数的开/关状态,我们得到switchperiod的状态空间平均模型。假设D开关变量的平均值

b .扰乱和LINEARIZATIONWe知道低频和小涟漪整流器的特点是满意,所以状态向量在稳定状态的导数等于零。根据我们获得的

c .传递函数:

所以我们得到的传递函数表示为状态变量和输出变量

闭环控制:

闭环控制包括内部电流环和电压外环。内循环需要电流控制器和外环需要电压控制器。闭环控制的总体框图给出了单相整流如下

的比较Vref和V0产生电容电压的变化,电容电压的变化进而改变输出电流,输出功率等于输入功率输出电流将改变输入电流的变化。因此,控制器输出作为*(参考电流)。*匹配,它产生虚拟现实的基本组成部分。如果I0 Iload匹配,没有电容电压的波动,但是如果没有匹配意味着它会产生电容电压的波动,如上面所提到的所有的参数改变以匹配的波动。如果我们添加一个产品块,乘以一个信号词与Vs阶段,然后它会给Vs彼此阶段,这意味着UPF值在输入侧。

答:内部电流环控制:

b .转换器:

“C。外部电压回路:

d控制器设计:

变频器输入电流调节是通过调整工作周期。通常使用三种基本算法是P, PI和PID。在内部电流环PI控制器调节输入电流,降低峰值在射击和稳态误差。π包含两个基本模式比例模式和整合模式。一个比例控制器(kp)减少沉降时间和减少错误而不是消除它。积分控制器(ki)将会消除稳态误差的影响。限幅器是用于控制的责任周期内的乐队。

给出了闭环控制的物理模型如下

e .仿真结果:

Fig.8。显示了内部电流环控制和fig.9显示了外部电压环控制的单相PWM整流器。Fig.10。显示了内部电流环和电压外环的组合。Fig.11。显示了变化的内部电流环解决参考电流。Fig.12。显示了不同的外部电流环路解决输出电压。Fig.13。模拟波形显示了不同的内部电流环落定源电压(Vs)。 Fig.14. shows the outer voltage loop settles for different load currents. The closed loop control using physical model is simulated with the Vref is given as 400V. The simulation output representing the output voltage settles at 400V is given in the fig.15. and the input current is stabilized using inner current loop which makes input current and voltage in phase,(UPF) is given in the fig.16.

这里的PI控制器设计为Kp = .99724 Ki = 53.3。Iref = 4,这在最初的振荡和峰值在射击,它解决给定的参考价值。电压外环的PI控制器设计为Kp = .913 Ki = 2.27, Vref = 400 v。

为三相PWM整流器的输出模型

答:简介:

由一个单输入单输出系统分裂d-axis和q-axis非线性前馈解耦和维护几乎统一功率因数运行。这个系统可以扩展分析和控制设计技术的三相PWM整流器直流-直流转换器。模型的有效性通过闭环操作演示了整流器的电压模式和inner-current-loop-based方案。

b .三相PWM整流器:

在过去的几年中,相当多的研究工作进行了ac-to-dc脉冲宽度调制(PWM)控制整流器,因为这些转换器具有许多理想的特性,比如正弦线电流所需的功率因数,一个几乎恒定的直流输出电压,双向功率输出能力。所需滤波电容器通常是小平衡的电源电压的条件下,也可能认为这些转换器可以提供优秀的直流输出电压的动态响应。

控制的三相PWM整流器dq同步旋转坐标系(SRF)已由磁场定向控制技术,对交流驱动器在1980年代早期。正常情况下,PWM整流器的控制目标是调节直流输出电压在直流端,实现统一功率因数(UPF)操作在交流方面,同时也实现快速动态响应和负载扰动。状态空间平均模型提出了三相PWM整流器的dq SRF。然而,模型,虽然准确,但没有充分的了解三相PWM整流器系统的控制器设计和行为由于其复杂的多input-multi输出(MIMO)非线性结构和非最小相位特性的存在。因此,设计一个合适的控制器对于这样一个转换器通常是一个具有挑战性的任务。输出模型方程导出在[1]。它处理的闭环控制三相整流器的输出模型。

c .等效电路的输出模型:

d .非线性前馈解耦控制器:

在Fig.19。d-axis之间的耦合项和q-axis所代表的两个电流控制电压源的依赖。脱钩可能实现,如果这两个电压源是无效的影响通过适当调整控制输入vd和矢量量化

e .闭环控制:

众所周知,一个单相功率因数校正单元的输出性能是有限的反应迟缓笨重的电容器。由三相PWM整流器能够克服这个缺点,因为它成功地摆脱了线频率相关的脉动直流侧。这允许ripple-free输出电压操作达到即使一个小滤波电容器。这里,Fi (s)是控制——d-axis电流传递函数[1]中给出。在设计一个多回路的控制器,设计了内循环一分之一。这里使用的控制器PI控制器。一旦关闭电流环路,转换器可以被视为一个新的植物与开环传递函数Fvi (s) [1]。这作为一个外部电压回路模型。

f .仿真结果:

Fig.21。显示内部电流环PI控制器和Fig.22设计。显示电压外环控制。

在这里输入电压的闭环设计Ed = 230 v,可以设计成.003H L和C = .000136F。控制器使用PI控制器和Kp成比例的常数是保持团结,而Ki时域积分常数是设计为53.3减少稳态误差

结论

物理模型和数学模型为单相整流而设计的。单相PWM整流器的闭环控制和PI控制器设计使用数学模型与物理模型和验证。三相整流器的输出模型和闭环控制的设计三相整流。使用MATLAB仿真和仿真结果。在未来可以模拟数学模型的输出。

表乍一看

表1

数据乍一看


图1	图2	图3	图4	图5

图6	图7	图7	图8	图9

图10	图11	图12	图13	图14

图15	图16	图17	图18	图19

图20	图21	图22