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三相升压型PWM整流器的控制
摘要：在过去的十年中，控制三相升压型脉宽调制（PWM）整流器在不平衡输入电压条件下的许多方法已被研究和提出。这些方法使用的输入电压，极电压和输入电流整流器的分析和控制瞬时的动力，其中双（正序和负序旋转）帧控制结构是最常见的顺序组成部分。总之，本文分析在两相静止坐标系中的PWM整流器的瞬时权力。基于这种分析，输入功率控制，输入输出电源控制，输出功率，电压不平衡条件下PWM整流器的控制方法，提出在单一的传统结构。与现有方法相比将会更简单，本文着重表明旋转变换输入电压和相位检测方法的主要优势都将不存在。此外，控制变量的顺序成分的提取，也没有必要，从而大大减少时间延迟控制系统。 9千伏安PWM整流器显示了其有效性，该方法的有效性的实验结果。指数条款，脉宽调制（PWM）整流，固定框，输入电压不平衡。

近年来，三相升压型脉宽调制（PWM）整流已经获得了越来越多的亲睐如调速驱动器，不间断电源，可再生能源系统，电源系统等，随着各行业应用的普及，。 PWM整流器的电网连接，它几乎肯定会遇到输入电压骤降，这是最常见的电网故障之一。通常，电压角会引入电压不平衡。即使平衡三相源电压，电源线或不平衡负载条件下不同的参数也会造成不平衡转换器连接的电网电压。不平衡的输入电压下，可取的特点，如功率因数（UPF）的，恒定的直流母线电压正弦输入电流，不能保证使用平衡电压条件下开发的方法。事实上，许多控制算法已提出了PWM整流器的运作，在不平衡输入电压条件。这些算法的目的是为了保持恒定的直流母线电压和UPF条件，电网侧。这些方法大致可分为三种类型：输入功率控制（IPC）的，输入输出功率控制（IOPC），输出功率控制（OPC），。 IPC的计划确保恒定有功功率和零平均无功功率在输入端。根据输入电压不平衡，输入电流不会平衡。因此，瞬时有功功率对输入滤波电感的基波频率的两倍脉动分量。由于整流输出端的瞬时功率是在输入端和滤波电感上的瞬时动力的总和，脉冲组件将出现在输出端和直流母线电压将随着IPC算法跳动。更何况，在IPC计划的输入电流连续成分的提取是必要的。无论IOPC方法在输出输入端，而不是在纹波有功功率为零。与此同时，恒有源功率和零纹波输入端无功功率也保持。这一改进，确保无纹波随着直流母线电压和平均意义上的UPF条件。鉴于此，IOPC的战略需要解决非线性方程组，虽然它可以简化，如果整流器输入电压命令值取代。一般来说，PWM整流器极电压，这是控制变量的顺序成分的提取是必要的。此外，提出了IOPC方法，当前引用的顺序组件，然后转化成固定ABC滞环控制的框架。这种方法需要大量计算。IOPC计划与IPC方法相比，在更复杂的计算成本提供更好的性能。为了获得一个简单的控制方法。使用的谐振控制器，以消除在IPC的DC总线电压纹波，但它引入了输入电流三次谐波。提出了两种方法在固定框架基于谐振控制器内部电流环路上的IOPC员工积极序列的帧同步控制的负序分量的谐振控制器。对于大部分现有的控制算法，提取顺序组件（输入电压或控制变量，如极的PWM整流器的输入电流或电压）几乎是不可避免的，因为瞬间的动能进行了分析和控制使用积极序列和负序变量。提出了双馈系统的PWM整流器不平衡电压骤降下的转子侧变流器的最优控制方法的动态编程能力控制加（DPPC）。这种方法还需要输入电压对称分量分解。总之，控制变量的顺序组成部分的提取将推出时间延迟，使控制算法复杂。虽然先进的方法，可以减少时间延迟，消除连续成分的提取似乎更可取，将简化控制算法。此外，斯坦科维奇和陈前馈方法在ABC框架下不平衡输入电压和输入阻抗。总之，这种方法是基于相量模型，并需要精确的参数。事实上，PWM整流器双帧模式单一固定的两阶段框架相应的等价。这个概念的启发，本文提出的方法，只用单固定两相控制PWM整流器的瞬时权力框架的控制变量的瞬时值。基于这种方法，IPC，国际油污赔偿，和OPC计划都可以实现在单一的固定框架，而电压信号处理造成的时间延迟大大减少，比现有的方法需要连续成分的提取。

利用输入电压瞬时值控制变量的延迟值，表示为IPC，IOPC，和OPC方法提供不同的电流参考。由于所有三种算法的计算在固定框架的实施，无旋转变换是必要的。同时，开采顺序组件完全消除。一般而言，IPC和OPC很简单，但他们不能保证同时UPF的条件和无纹波直流母线电压。IOPC可以提供最佳的性能，虽然它是最复杂的一个。延迟的输入电压可以得到存储的采样数据。这种方法可以提供零错误的结果，但它是敏感的电压失真和干扰。在本文中，谐振控制器为基础的方法，提出采用获得延迟的输入电压，虽然这种方法最初是为顺序成分的提取。需要注意的是顺序成分提取中的步骤在本文中并不需要。其实，这种方法是不敏感的电压谐波，可以跟踪输入电压与零误差的基本组成部分。四。在此论文由IPC IOPC或OPC不平衡输入电压条件下的PWM整流器控制不平衡输入电压下的PWM整流器控制在固定的框架如图。与传统解决方案相比，主要区别是计算当前引用。外环作为传统的解决方案是相同的。可以看出，目前正在实施循环两相静止坐标。可以补偿的输入电压，电流内环的扰动项，如在图中虚线部分所示。在固定的控制是帧同步，因为没有旋转变换，简单得多。然而，由于作为当前的参考正弦，传统的PI控制器不适合在这样的条件。要跟踪当前引用在固定框架的零误差，比例加谐振（PR）控制器通过电流回路，达到快速的动态响应和零稳态跟踪误差。 PR控制器ωs，KPC和Kr的基本输入电压的角频率，比例增益，共振增益，分别表示。参数设计的基础上没有简单的耦合控制器[24]提出的方法。由于没有顺序组成部分，在该方法提取，控制算法的复杂性是多还是少下降。更重要的是，时间延迟（，其中Tfun是电网电压的基本周期）的顺序成分提取过程中的时域相移操作造成被淘汰

五，实验结果
本文提出的算法已核实16位DSP TMS320LF2407的控制的三相PWM整流器（TI产品），这是一个背回转炉的前端。图3显示了背回转炉的照片。空间矢量PWM调制方法和绝缘栅双极晶体管（1200 V，200）通过采用功率器件。表一中列出的其他参数输入电流的总谐波失真（THD）是由一个Fluke 43B电能质量分析仪测量。实验装置如图。 4阶段的串联电阻为0.5Ω的电压不平衡。首先，PWM整流器被加载并在相位开关被打开。当开关关闭时，电压下降将出现在第二阶段A和三相电压会变得不平衡图图5显示下OPC浸即时的三相电压。可以看出，B和C相电压也沾。这是因为在实验室的电网薄弱，电网电压，电流的增加而降低。在实验中，IPC，OPC和 IOPC的表演已经全部测试。所有三种方法的控制器参数的选择相同。外环：PI= 1+200/ S。连续时间域的PI和公关控制器的离散数字控制的零阶保持方法。图6所示波形的稳态输入电流和直流母线电压的平衡输入电压下的三种方法。其实，这三种方法的结果几乎是相同的，和THDof输入电流都是约1.7％。然而，OPC的输入电流约37 A和IPC/国际油污赔偿约35答：是的，这是因为IPC和IOPC确保在输入端子的UPF条件的OPC而在输出端保持UPF的条件。图在A相电压骤降即时显示的三种算法的结果。可以看出，所有三种方法的直流母线电压在输入电压跌落瞬间下降，并迅速恢复到参考值。然而，纹波成分开始出现在IPC在直流母线电压，但这种情况不会发生OPC和IOPC。显示了不平衡输入电压条件下的三种方法的稳态波形。 RMS值和THD输入电流和直流母线电压纹波表二所列的三个方案，来比较不同的性能。很显然，输入电流严重扭曲下的IPC，电流RMS值较其他两种方法的不平衡。根据OPC的输入电流有三项计划中最低的THD值，而IOPC给最均衡的输入电流RMS值。根据OPC和IOPC纹波成分都比较小，IPC的是伟大的。这是因为IPC的方法并不能保证〜POUT =0作为OPC和IOPC做。因此，直流母线电压波动下的IPC。从图可以看出。 2，乘以直流母线电压外环PI控制器的输出作为参考为参考电流计算的瞬时有功功率。因此，当前的参考，也将成为下IPC的扭曲。无论如何，这不会发生OPC和IOPC。更重要的是，这三种方法的瞬时动能也被调查。通过控制板上的D / A端口的示波器上显示瞬时权力。事实上，输出的瞬时有功功率对直流母线电压，而输入的瞬时无功功率秦交易与功率因数。可以看出，根据IPC的POUT的基波频率的脉动分量的两倍，同时在OPC和 IOPC那些不具有明显的波动。在此期间，IPC或 IOPC秦平均值几乎是零，这意味着UPF的条件，满足电网侧。然而，秦远低于零下的OPC。这是因为OPC确保在UPF的条件，而不是输出端子。六。结论本文提出了不平衡输入电压条件下的IPC，OPC和 IOPC三相升压型PWM整流器控制方法。从现有的方法不同，本文中的三个算法都实现了单两相静止坐标，只用固定框架中的变量。本文的一个重大贡献，同时淘汰顺序成分的提取，输入电压相位检测和旋转变换的时间延迟减少和简化。此外，三种算法已经得到了验证和比较9千伏安PWM整流器样机实验。