電流型組合變流器矢量控制技術(shù)研究
摘要:闡述了電流型組合相移空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)的基本原理和優(yōu)點,該技術(shù)與組合相移正弦脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)基本原理相同,但其電流利用率較高,且便于數(shù)字化實現(xiàn)。分析了電流型變流器基本工作原理,并依據(jù)組合變流器系統(tǒng)中變流器單元的工作特點提出了簡單的基于d,q坐標(biāo)的控制方案。最后進行了系統(tǒng)樣機實驗及數(shù)字仿真,結(jié)果證實了相移SVPWM技術(shù)的有效性和所提出的控制策略的正確性。
關(guān)鍵詞:變流器;相移;空間矢量脈寬調(diào)制
1 引言
提高電力電子變流裝置的功率容量,改善其輸出性能是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。大功率裝置對變流裝置的輸入輸出特性有較高要求。目前,為滿足低損耗要求,大功率可關(guān)斷器件開關(guān)頻率一般限制在1 kHz以下,不能單純依靠PWM法實現(xiàn)低諧波,相移SVPWM是一個較好的解決方案,因而被廣泛研究和應(yīng)用。
2 相移SVPWM技術(shù)原理
圖1為所提出的組合變流器及其控制框圖。為防止直流側(cè)電流斷路,同時遵循交流側(cè)電流PWM基本原理,必須保證上、下側(cè)橋臂中各有且僅有一路導(dǎo)通。這樣三相橋臂共有9種組合狀態(tài):設(shè)某相上橋臂導(dǎo)通,下橋臂關(guān)斷時,其值為1;下橋臂導(dǎo)通上橋臂關(guān)斷時,其值為-1;其他情況其值為0;則變流器三相交流側(cè)電流iwj(j=a,b,c)為:
iwj=YjId (1)
式中:Yj為三值邏輯待定系數(shù)(取0,-1,1);Id為直流側(cè)電流。
這樣將獲得9個基本電流矢量,在α,β坐標(biāo)系下可表示為如圖2所示。
電流矢量i*在復(fù)平面上隨時間變化的軌跡為圓。對三相正弦電流調(diào)制波采樣,其采樣頻率為fs,則離散電流矢量i(k)及其位置角φ(k)可表示為:
式中:M,f為正弦電流調(diào)制波的幅值、頻率。
具體矢量模式轉(zhuǎn)換原則是:從一個基本矢量轉(zhuǎn)換到另一個基本矢量的過程中,有兩個功率器件的狀態(tài)同時發(fā)生變化,且在任意一個大的特征區(qū)間中,總有3個功率器件的狀態(tài)保持不變。這樣可盡可能減少每相電流矢量的最大偏差。
相移SVPWM與相移SPWM基本原理相似。具體而言,就是圖1的n組變流器單元中,所有單元采樣點依次相位差△θ=2πf/(fsn)。
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