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收
稿日期
: 2010 - 09 - 02
作者简介
:
贾 淼
( 1986 - )
,
安
徽界首人
,
安徽理工大学电力电子与电力传动专业毕业
,
现从事电力电子与电力传动
方向的研究
。
基于电压外环和功率内环的电压型
PWM
整
流器的设计
贾 淼
(
安徽理工大学
电气与信息工程学院
,
安徽 淮南
232001)
摘 要
:
描述了三相电压型
PWM
整
流器在
d - q
两相同步旋转坐标系下的直接功率控制的
数学模型
,
采用功率前馈解耦控制
,
解决了有功功率和无功功率耦合的问题
。
提出了基于直流电
压外环
、
功率内环的双闭环
PWM
整流器控制策略
,
提高了整流器直流电压跟踪能力
。
给出了系
统控制器的设计方法
。
通过
MATLAB
仿真证明了该控制策略的可行性
。
关键词
: PWM
整流器
;
功率前馈解耦
;
直流电压外环
;
功率内环
中图分类号
: TM461
文献标识码
: B
文章编号
: 1671 - 0959( 2011) 04-0016-03
1
三相电压型
PWM
整流器的数学模型
三
相电压型
PWM
整流器的拓扑结构如图
1
所示
。
为了
建立
PWM
整流器的数学模型做如下假设
:
①三相交流电源
为三相对称电压
;
②开关器件为理想开关无开通和关断时
间且无损耗
;
③交流侧滤波电感是线性的
,
不考虑其受饱
和的影响
。
由图
1
可得三相电压型
PWM
整流器在
d - q
两
相同步旋转坐标系下的数学模型为
:
L
di
d
dt
= u
d
- Ri
d
+
ω
Li
q
- u
pd
L
di
q
dt
= u
q
- Ri
q
+
ω
Li
q
- u
pq
C
dU
dc
dt
= i
dc
- i
L
= ( S
d
i
d
+ S
q
i
q
) -
U
dc
R
L
( 1)
式
中
,
u
pd
= S
d
U
dc
,u
pq
= S
q
U
dc
,u
pd
、u
pq
和
S
d
、S
q
分
别为整
流器交流输入电压矢量和开关函数在
d、q
上的分量
。u
d
、u
q
和
i
d
、i
q
分别为交流电压矢量和电流矢量在
d、q
上
的分量
。
图
1
三
相电压型
PWM
整流器主电路
2
电
压型
PWM
整流器前馈功率解耦控制系统结构
2. 1
电压型
PWM
整流器功率控制模型
根
据电压型
PWM
整流器在
d - q
两相同步旋转坐标系
下的数学模型
,
定义系统的有功功率和无功功率为
:
p =
槡
3
2
U
m
i
d
q =
槡
3
2
U
m
i
{
q
( 2)
式
中
,U
m
为交流电源电压的幅值
,p
为
有功功率
,q
为无功功率
。
由式
( 1) 、
式
( 2)
可得以
p、q
为变量的功率控制模型
:
L
dp
dt
= 1. 5U
2
m
- Rp +
ω
Lq - p
rd
L
dq
dt
= - Rq -
ω
Lp - q
{
rq
( 3)
式
中
,p
rd
=
槡
3
2
U
m
u
rd
,q
rq
=
槡
3
2
U
m
u
rq
为
整流器的功
率控制输入
。
忽略主电路电阻
R
和开关损耗
,
根据功率平衡理论
,
可得
:
p = U
dc
i
dc
= CU
dc
dU
dc
dt
+
U
2
dc
R
L
( 4)
设
u
D
= U
2
dc
,
则
式
( 4)
变为
:
p =
1
2
C
du
D
dt
+
u
D
R
L
( 5)
由
式
( 3) 、
式
( 4) 、
式
( 5)
就构成了电压型
PWM
整流器
在
d - q
两相旋转坐标系下的功率控制模型
。
其模型结构框
图如图
2
所示
。
61
设
计技术 煤 炭 工 程
2011
年第
4
期
中国煤炭期刊网
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