電力百科:PWM整流器控制技術
和輸出電壓,其中輸入電流控制是整流器控制的關鍵。這是由于應用PWM整流器的目的是使輸入電流正弦化,在單位功率因數(shù)下運行。對輸入電流有效控制實質就是對電力電子變換器的能量流動進行控制,進而控制輸出電壓;相反,控制變換器有功功率和無功功率流動,可以控制輸出直流電壓和輸入電流,使系統(tǒng)處于單位功率因數(shù)運行狀態(tài)。目前電壓型PWM整流器網側電流控制策略主要分成兩類:一類是“間接電流控制”策略;另一類就是目前占主導地位的“直接電流控制”策略。“間接電流控制”實際上就是所謂的“幅相”電流控制,即通過控制電壓型PWM整流器的交流側電壓基波幅值和相位,進而間接控制其網側電流。由于“間接電流控制”其網側電流的動態(tài)響應慢,并且對系統(tǒng)參數(shù)變化靈敏,因此這種控制策略已逐步被“直接電流控制”策略所取代。直接電流控制的主要特點在于引入了電流環(huán),使系統(tǒng)動態(tài)性能明顯改善。電壓外環(huán)輸出作為電流指令,電流內環(huán)則控制輸入電流,使之快速跟蹤電流指令,其動態(tài)響應速度快、限流容易、控制精度高。目前已研究出各種不同的方案,主要有以下幾種:
(1)空間電壓矢量控制
空間電壓矢量脈寬調制(SVPWM)是目前廣泛應用的數(shù)字化高頻調制方式,其優(yōu)點是容易采用微處理器實現(xiàn),易于實現(xiàn)交流側輸入電流正弦化,功率因數(shù)為1;直流側輸出電壓紋波小;直流電壓利用率高。在同樣交流線電流THD要求下,比其它控制模式的開關頻率低得多,但其缺點是計算量龐大,先要做復雜的坐標變換,進行矢量選擇,然后需要分別計算各矢量的持續(xù)時間,再將分區(qū)段的時間相加變成三相脈寬調制時間,導致三相PWM整流器的實時控制需要雙單片機、DSP等高速處理器。另外,過多運算環(huán)節(jié)容易引起控制誤差甚至錯誤。從本質上講,空間電壓矢量調制是基于規(guī)則采樣的正弦脈寬調制算法,最終目的是優(yōu)化開關函數(shù)。
(2)SPWM調制控制
移相采樣SPWM是PWM技術中應用于PWM整流器控制比較早的技術,包括規(guī)則采樣和自然采樣,其開關頻率固定,有明顯載波,用模擬和數(shù)字電路容易實現(xiàn),但是無法克服其直流電源利用率低的缺點。使用模擬電路實現(xiàn)時,脈沖開關時間很短,幾乎瞬間完成,但是硬件投資較多,不夠靈活,參數(shù)的改變和系統(tǒng)的調試都比較復雜。使用數(shù)字電路實現(xiàn)時,以軟件為基礎,其投資少,靈活性好,缺點是計算脈沖寬度時需要一定的延時和響應時間。但是隨著高速、高精度微處理器的發(fā)展,采用數(shù)字化SPWM技術已經占領了主導地位,而且SPWM輸出電壓諧波主要是開關頻率及其倍數(shù)的諧波,容易濾除。
(3)開關邏輯表控制
這種控制方式主

責任編輯:廖生玨
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