关键字 |
| PWM整流器，单位功率因数，解耦前馈控制，MATLAB仿真。 |
介绍 |
| 现代电子器件通常由二极管或晶闸管前端供电。这样的设备在电网中产生更高的谐波。现在这些问题变得越来越严重。电网扰动可能导致电气设备[1]-[3]故障或损坏。因此，目前许多消除电力系统谐波污染的方法被开发和研究。许多国家对电流和电压谐波的限制与“清洁能源[4]-[5]”的流行理念有关。PWM整流器的优点是双向功率流，输入电流接近正弦，输入功率因数调节到统一，线路电流谐波失真小(THD低于5%)，调节和稳定直流链路电压(或电流)，减小电容(或电感)尺寸由于连续电流[6]-[7]。在实际实现中，广泛采用了DC管理主题。不同的管理方法是在直流控制主题[8]的输入交流电流的投影标准。正常的管理方法是建立两个回路:线路电流内环，功率发放补偿，输出电压外环，用于调压。 During this paper, the planning technique [9] and controller model supported DC control square measure analyzed [10]. Achieving strength to load variations isn't a straightforward management drawback as a result of whenever load varies the amplitude of the road current should modification to a brand new price to stay dc voltage regulation, however keeping the management objective over the road current[11]. It’s troublesome to treat this drawback as a trailing drawback while not activity the load since the road current reference depends on that. a strong controller for rectifier exploitation the International Development Association approach and GSSA modeling is planned in [12]. It is same that the tactic rework the nonstandard trailing management drawback into a regulation one. Identical resolution by the IDA-PBC is conferred in Work [8]. But it's price to more study to prove the practicable ness in actual implementations [13].This paper briefly reviews the principles of 3-phase PWM rectifier, gives a dual close-loop design method of system controller. The control strategy is proved feasibility by MATLAB/SIMULINK simulation with different loads. |
三相电压源PWM整流器模型 |
| 三相电压源整流器结构如图1所示。电路图是为了建立数学模型，假设交流电压为平衡三相电源，滤波电抗器为线性，IGBT为理想开关，[5]为无损开关。其中Ua Ub和Uc为三相平衡电压源的相电压，ia、ib和ic为相电流，Vdc为直流输出电压，R1和L分别为滤波电抗器的平均电阻和电感，C为直流母线上的平滑电容，RL为直流侧负载，Ura、Urb和Urc为整流器的输入电压，iL为负载电流。 |
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| 下式描述了boost型整流器在Park协调和d-q条件下的动力学行为: |
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| 式中，Urd = SdVdc, Urq = Sq Vdc, Urd、Urq、Sd、Sq分别为同步旋转d-q坐标下整流器、开关功能的输入电压。Ud, Uq和id,iq分别为同步旋转d-q坐标下的电压源、电流。ɷ是角频率。 |
| A.电流回路设计 |
| 由(1)可知，d-q电流控制回路中存在相互干扰。因此，设计电压解耦器来解耦电流控制回路，还添加了适当的源电压前馈控制组件来加快电流响应。本系统整流器的d-q电流控制回路如图2所示。其中d - q电压命令可以表示为 |
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| 让我们考虑(1)中的假设，得到以下方程: |
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| 现行规定采用简单比例积分(PI)控制器;Urd和urq由下面的表达式控制: |
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| 假设d-q电压命令对于PWM调制的线性操作是不饱和的，并且d-q电流控制回路已经完全解耦。对于d轴电流控制回路，结构可简化为图3。 |
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| 当考虑电流响应速度时，电流调节器可以设计成典型的I型系统。对于零极抵消，取Ti = L / R。 |
| 开环电流传递函数可以表示为 |
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| 提出了一种基于互连和阻尼分配(IDA)方法和广义状态空间平均(GSSA)模型的整流器鲁棒控制器，将非标跟踪控制问题转化为调节控制问题。文中提出了基于互连和阻尼分配的无源控制(IDA-PBC)的解决方案。但这些解决方案在实际环境中的可行性还有待验证。 |
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| 图5。三相电压源PWM整流系统模型 |
| 由图4可知，系统的开放传递函数可以表示为 |
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仿真结果 |
| 利用MATLAB/SIMULINK对解耦后的双闭环控制器进行仿真，验证了所提出模型所描述的虚拟控制系统的性能。整个系统的行为被模拟为一个离散控制系统。仿真模型分别如图5和电流调节器单元图6所示。实际的整流器显示在图1中模型的顶部。在电路中，交流电源为频率为50Hz的理想三相平衡电压源。相间电压为380V。各相线路电阻为0.0lΩ。每相的线电感为5mH。输出电容为4700uF。稳态时，直流电压设置为500V。 The switching frequency is 10 kHz.The following two figures summarize the results of the simulation. The first figure 7 shows the transient response of the output voltage during the load variation. The second figure 8 shows transient response of input current for a step load change. At t=200 ms, a 10-kW load is switched-in. By exploitation nonlinear input transformation, the traditional nonlinear models are improved to linear models. This improvement makes the look of the controller become easy [6]. The controller is designed analytically and severally with the in operation purpose. |
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| 本文研究三相电压整流器的解耦前馈控制器。仿真结果表明，在无时间响应下实现了对各直流量和无功功率的管理。本文规划的答案需要对输入电压、线路电流和输出电压进行传感。通常来说，工业质量为整流器面积单位变质量，这是最容易获得控制器的缺点。实现负载变化的强度并不是一个简单的管理缺陷，因为每当负载变化时，道路电流的幅值应该修改为一个全新的价格以保持直流电压调节，但保持对道路电流形式的管理目标。这是麻烦的处理这个缺陷作为一个尾随缺陷，而不是活动的负载，因为道路电流参考取决于它。计划采用国际开发协会的方法和GSSA建模来开发整流器的强控制器 |
结论 |
| 本文对整流器的建模方法进行了重大改进。通过利用非线性输入变换，将传统非线性模型改进为线性模型。控制器是分析设计的，并在限制内运行。三相电压整流器控制器的设计目的是降低谐波，电压控制回路的主要功能是保持输出电压的稳定。因此，在设计电压回路时必须考虑抗干扰性。此外，三相电压源PWM整流器的使用可以扩展到各种负载，使用这种方法可以分析特定负载电路的功率因数，并使用各种功率因数校正方法，可以使系统在接近单位功率因数的情况下运行，以优化其性能。 |
参考文献 |
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