PWM整流器无电网电压传感器控制策略研究

电力电子

E E T I 1 20 V 13 No 1 L C R CDRVE 0 9 o. 9 .0

电气传动

20 0 9年第 3 9卷

第l O期

P WM整流器无电网电压传感器控制策略研究訾振宁林飞.马颖涛.,,

( .中国电力科学研究院中电普瑞科技有限公司, 1北京 1 0 9; 0 1 2 2 .北京交通大学电气工程学院,北京 10 4; 0 0 4 3 .清华大学电机系,北京 1 0 8 ) 0 0 4摘要: WM整流器是一种高功率因数,噪音静止变流器采用类似于交流电机磁链观测的方法构造 P低出虚拟的电网磁链矢量,为 P作 WM整流器矢量控制中的定向矢量,以达到取消交流侧电网电压传感器,可降低 P M整流器硬件成本的目的 .提出了准确观测虚拟电网磁链的方法,决了 P W解 WM整流器无电压传感器运行的关键问题 .

关键词: WM整流器;传感器;制策略 P无控中圈分类号: M4 l T 6文献标识码: A

Re e r h o s a c n PW M c i e sCo r lS h me W iho tLi e Vot g e s r Re tt r nto c e t u n la e S n o s iZI e— i g, I F i, Zh n nn L N e MA n—a . Yi g to

( .C RI 1 EP

nlg o Lt oo y C . d,C iaElcrcPo rRee rh Isi t, ejn 0 1 2 h i; hn eti we sac nt ue B iig 1 0 9,C n t a

2 c ol f E et c l n i ei B ii io n nvri B O n 0 0 4 C i; .S ho l r a E gn r g, e n J a t g U ies y, e ig 1 0 4, hn o ci e n j g o t a3 .De a t n o pr me t fElcrc l g neig,Tig阳 U iect Be ig 10 8,C i ) et a iern i En sn h nv riy, i n 0 0 4 h n j aA sr c: W M e t iri a k n fc n e t rwi i h p we a t ra d l w o s s b ta t P r ci e id o o v re t hg o rf c o n f s h o n ie .A i u ll e f x vr a i -l— t n u l k g e t rc n b o s r c e i l r o t eo s r a i no t rfu ik g,wh c y s r ea h i a e v c o a ec n tu t d smi l t h b e v t f n ay o AC mo o l xl a e n ih ma e v st eo in e c ori h e t rc ntolo h re t d ve t n t e v c o o r f t e PW M e tfe n t a he ln ola e t r A sa r s t t r c iir is e d oft i e v t ge v c o . e ul, he

l e v l g e s r l b l n t d a d t e C s so W M e t irc n b e u e .Th e r b e o h i o t e s n o swi e ei a e n h o t fP n a l mi rcie a erd cd f e k y p o lm ft ev ru i e fux lnk g c o int d c ntolo he PW M e tfe t it alln— l -i a e ve t rore e o r ft r c iir wihou i e v la e s ns s wa e o v d tln o t g e or sr s l e

t r u h o s r ig t ev ru l ie fu - n a e a c r t l . h o g b e vn h i a l -l x l k g c u a ey t n iKe r s: ywo d PW M e tfe; s ns l s r c iir e ore s;c ntols h m e o r ce

1引言 电压型三相 P WM整流器与变频器供电三相交流电机的定子电路有很大的相似性,用类似采

种新的带初值估计的虚拟电网磁链

的观测方法在下文中研究 .

2虚拟电网磁链 如图 1示, .,分别是三相电网电压,所 U, U

于交流电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网磁链矢量,作为 P WM整流器矢量控制中的定向矢量,以达到取消交流侧电网电压传感器,低可降P WM整流器硬件成本的目的.准确观测虚拟电网磁链是 P WM整流器虚拟电网磁链定向无电压/

t t,

传感器运行的关键 .与同步电机磁链观测相似, 虚拟电网磁链的观测也存在初始值的问题 .不带初始磁链估计的观测器会导致 P WM整流器在启动过程中产生很大电流冲击甚至无法启动] .一作者简介:振宁( 9 2 )男,士,理工程师, malz n e r R.a訾 18一,硕助 E i i@ pi ec:z .2 7

图 1 P M整流器主电路 WF g To o o y o i .1 p l g fPW M e tf r rcie i

电力电子

电气传动 2 0 0 9年第 3卷第 1 9 0期

訾振宁,:W M整流器无电网电压传感器控制策略研究等 P

L, R是进线电抗器的电感与电阻, 直流母线 a是电压 .

P M整流器中的电网电压相当于交流电机 W的气隙磁场在定子绕组中产生的感应电势,电抗器的电感和电阻分别相当于电机定子绕组的漏感和电阻.所以,以将 P可 WM整流器交流侧看成一

' 簪 '\\ , .'|, +号一

台无限大由逆变器供电,同步转速恒速运行以在三相交流电机的矢量控制或直接转矩控制

图 2虚拟磷链和线电压的关系Fi . Rea in o u g2 l t fd mmy l ka e a d l o t g o i g n i v la e n ne

的,子电阻和漏感分别为 R和 L的同步电机 .定中,用磁链作为矢量控制中的定向矢量或直接采转矩控制中扇区的判别矢量 .利用定子电流,直

是虚拟电网磁链矢量的空间位置角 8的观测 .

s //+睇 i一 n,/CS _go~+ O0,/ -/

…

流母线电压和变频器的开关信号可构成多种观测磁链的方法 .类似地,可以将 P也 WM整流器中电网电压

于是角的观测可以转化为虚拟磁链的 a卢分量,的观测问题 .

看成是一个虚拟磁链的微分量,用类似于交流采电机磁链观测的方法来观测这个虚拟电网磁链,

3 VF OC控制策略的原理同步旋转坐标系中,虑到电网电压矢量超考

取代电网电压作为定向矢量,达到省去电网电压传感器的目的 . 设三相电网电压平衡,略进线电抗器和线忽路的电阻 R, P则 WM整流器在口一卢坐标系下的电压方程为L 2

前于虚拟电网磁链矢量, 2的

关系, c/ d轴虚拟电网磁链定向下 P WM整流器的数学模型为

l| ,一, L

q—

sq Ri - L~i Vd-口 a

J Ij. L+ f一 () 1—

Ll 0

一 t - S Vd- Ri+ L∞ ' d d . d

() 4

L+警

I詈+ c s导警=式中: S S,为开关函数在 d—q坐标系中的表示;为电网电压的 d轴分量;,为电流的 d, t l i d q分量;轴∞为电网电压角频率 .虚拟电网磁链定向的核心是图 2中虚拟电网

j=[一 (+ l鲁 s寺s s . )]lp V s-S) v= d 6 (L o

式中: 为 P V, WM整流器交流侧输出三相电压的 a分量; . S, 三相桥臂开关函数:, S, S是 S一1为相应桥臂上管导通,管关断; t 下 S一0表示相应桥臂下管导通,管关断 (=a b c; 上是,,)",,

磁链矢量的空间位置角 0的观测 . 虚拟电网磁链的初始值未知,以用式 ( )难 2直

接作积分来估算其值,则会在估算出的虚拟电否网磁链中引入与积分初值有关的直流偏置,致导 a一坐标系中的磁链轨迹将会是一个以相应的 直流偏置为圆心的圆.如果以此磁链轨迹得到的空间角度进行坐标变换,则会造成矢量定向不准

i,分别为三相电网电压和电流的 a I分量 . .i p, 9

直接用式( ) 1进行电网电压估计可得到无电压传感器控制方法但由于用到了电流的微分引,

量,实际控制中易放大噪声引入干扰 .在将式 () 1的方程两边同时积分可得r

确,影响电流反馈的真实性和电压空间矢量施加的准确性,重恶化 P严 WM整流器的性能,致导 P WM整流器在启动过程中电流冲击过大,至甚

l J出 f l+ r一 V口I= Iat Vd+"

(无法启动 .因而必须在构造磁链观测器时有效 2 )解决.

式中:,分别为虚拟电网磁链的 a,分量 . J 9 令 U=u+j=+j则电网电压空间 ,矢量 u超前于虚拟电网磁链矢量电角度/ . 2

在交流电机磁链观测中常采用一阶低通滤波器取代纯积分器,获得在稳态时消除直流偏以置的效果 .这实际上相当于是一个纯积分器加上一

如图2示,所虚拟电网磁链定 …… 此处隐藏：6372字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……