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三相电压源型PWM整流器PI调节器的设计分析,孔祥平,张哲,为了加快动态响应,加强对非线性负载扰动的适应能力,三相电压源型PWM整流器广泛采用了电流内环电压外环的双环PI控制方案。双环PI�
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三相电压源型 PWM 整流器 PI 调节器的设
计分析
#
孔祥平,张哲
**
基金项目:国家自然科学基金资助项目(51177058);高等学校博士学科点专项科研基金项目
(20090142110055)。
作者简介:孔祥平,(1988-),男,博士研究生,主要研究方向为电力系统继电保护及安全稳定控制
通信联系人:张哲(1962—),男,博士,教授,主要研究方向为电力系统继电保护,新能源及超导技术. E-mail:
zz_mail2002@163.com
(强电磁与新技术国家重点实验室(华中科技大学),武汉 430074) 5
摘要:为了加快动态响应,加强对非线性负载扰动的适应能力,三相电压源型 PWM 整流器
广泛采用了电流内环电压外环的双环 PI 控制方案。双环 PI 调节器参数对三相电压源型 PWM
整流器的直流侧电压响应、交流侧谐波与功率因素有很大的影响。双环 PI 调节器参数的设
计是一个重要、复杂而又十分经验性的工作。本文应用 Matlab/Simulink 仿真研究了不同双10
环 PI 调节器参数对三相电压源型 PWM 整流器工作性能的影响,并据此提出了一套简单方
便的双环 PI 调节器参数的设计方法。仿真结果验证了该方法的有效性和可行性。
关键词:PWM 整流器;双环控制;响应特性;谐波;PI 调节器参数
中图分类号:TM461
15
The Design and Analysis of PI Regulator of Three-phase
Volatge Source PWM Rectifier
KONG Xiangping, ZHANG Zhe
(State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Engineering and Technology (Huazhong
University of Science and Technology), WuHan 430074) 20
Abstract: In order to quicken the dynamic response and strengthen the ability to adapt to
disturbance of nonlinear load, three-phase voltage source PWM rectifier employs double loop PI
control scheme which consists of current inner loop and voltage outer loop widely. The parameters
of double loop PI regulators have significant influence on the DC side voltage response, AC side
harmonic component and power factor of three-phase voltage source PWM rectifier. The design of 25
double loop PI regulator parameters is a very important, complicated and empirical work. With the
simulation tool of Matlab/Simulink, this paper analyzes the influence of different double loop PI
regulator parameters on the operation characteristics of three-phase voltage source PWM rectifier.
Based on that, a design method of double loop PI regulator parameters which is simple and
convenient is proposed. The simulation results show the effectiveness and feasibility of the 30
proposed method.
Key words: PWM Rectifier; double loop control; response characteristic; harmonic component; PI
regulator parameters
0 引言 35
由于具有直流侧电压可控、交流侧功率因数可调等优点,三相电压源型PWM整流器被
广泛应用于有源滤波器、超导储能、交流电机驱动、高压直流输电、分布式电源等领域
[1,2]
。
三相电压源型PWM整流器常采用电流内环、电压外环的双环PI控制方案
[3-5]
,其中电压外环
用于控制整流器的输出电压,电流内环实现网侧电流的波形和相位控制。
在双环PI控制方案中,控制器PI参数的选择对三相电压源型PWM整流器的暂态和稳态40
响应性能、直流侧电压波动和网侧电流的谐波含量有很大的影响,因此合理地选择双环PI
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