电压型PWM整流器电流控制策略研究

电压型 P WM整流器电流控制策略研究

陈志强，等

电压型 P WM整流器电流控制策略研究R e s e a r c h o n t h e Cu r r e n t Co n t r ol St r a t e g i e s f o r Vol t a g e S ou r c e P W M Re c t i f i e r

跨击琵

娶

(兰州交通大学自动化与电气工程学院，甘肃兰州 7 3 0 0 7 0 )

摘

要：对单相电压型 P WM整流器 ( V S R )间接电流控制和滞环电流控制进行了研究。在分析其工作原理的基础上，分别建立了单

相V S R间接电流控制和滞环电流控制的数学模型；随后在 M a t l a b/ S i m u l i n k仿真环境中搭建了两种控制策略的仿真模型，并进行仿真。 仿真结果表明，问接电流控制的优点是控制简单，一般无需电流反馈控制，其主要问题是电流动态响应慢，对系统参数变化敏感；而滞环电流控制弥补了间接电流控制的不足，提高了控制系统性能。 关键词：P WM整流器电流控制中图分类号：T M4 6 1

滞环控制间接控制

P I调节器

仿真建模

文献标志码：A

Ab s t r a c t:T h e i n d i r e c t c u r r e n t c o n t r o l a n d h y s t e r e t i c c u r e n t c o n t r o l f o r s i n g l e p h a s e v o l t a g e s o u r c e P WM r e c t i i f e r( V S R)a r e r e s e a r c h e d .O nt h e b a s i s o f a n a l y z i ng t h e o p e r a t i o n a l p in r c i p l e s,t h e ma t h e ma t i c a l mo d e l s o f i n d i r e c t c u r r e n t c o n t r o l a n d h y s t e r e t i c c u r r e n t c o n t r o l or f s i n g l ep h a s e VS R a r e e s t a b l i s h e d r e s p e c t i v e l y;t h e n t h e s i mu l a t e d mo d e l s o f t h e s e t wo c o n t r o l s t r a t

e g i e s a r e b u i l t i n Ma t l a b/S i mu l i n k e n v i r o n me nt a n d s i mu l a t i o n s a r e c o n d u c t e d.Th e r e s u l t s o f s i mu l a t i o n s s h o w t h a t t h e i nd i r e c t c u r r e n t c o n t r o l i s s i mp l e a n d C U/ T e n t f e e d b a c k c o nt r o l i s no t n e e d e d; b u t t h e d y n a mi c r e s p on s e o f c u re n t i s s l o w,a n d i t i s s e n s i t i v e t o v a ia r t i o n o f s y s t e ma t i c p a r a me t e r s;wh i l e t h e h y s t e r e t i c c u r r e n t c o n t r o l ma k e s

u p t h e d e ic f i e nc i e s o f i n d i r e c t c u r r e n t c o n t r o l,t h u s i mp r o v e s t h e p e fo r r ma n c e o f c o n t r o l s y s t e m.Ke y wo r d s: P W M r e c t i i f e r Cu r r e n t c o n t r o l Hy s t e r e t i c c o n t r o l I n d i r e c t c o n t r o l PI r e g u l a t o r S i mu l a t i o n a n d mo d e l i n g

0 引言脉冲宽度调制 ( p u l s e w i d t h m o d u l a t i o n, P WM)整流

控制两类。其中，间接电流控制也称为相幅控制，通常

采用 P I调节器。调节过程中，首先将直流电压反馈信号与给定电压作比较，将得到的误差送人 P I调节器，

器作为一种新型的变流器，具有功率因数高、输入电流波形正弦化、能量可双向流动、动态响应快等优点，因而得到了广泛的应用。业界对电压型 P WM整流器这一典型的 P WM整流器进行了广泛研究，其中以控制策略的研究为主，包括空间矢量控制、间接电流控制、直接电流

输出作为

交流侧电流幅值的指令信号 .从而实现电压外环控制。由于这种 V S R电流控制通过直接控制 V S R交流侧电压达到控制 V S R交流侧电流的目的 .因此是一种间接电流控制方式直接电流控制通过对交流侧电流的直接控制实现网侧电流闭环控制，其中滞

控制。本文对单相电压型 P WM整流器 ( v o l t a g e s o u r c er e c t i i f e r, V S R )问接电流控制系统和单相 V S R滞环控制

环P WM控制是典型的直接电流控制。其主要的特点是采用了滞环比较方式的电流跟踪控制策略。原理是通过环宽为 2 A I的滞环比较器的控制，使得实际电流 i 位于( i一 A I )~( i+ A I )范围内，其中， i为呈锯齿状的跟踪指令电流。滞环环宽对跟踪性能有较大影响_】]。当电流偏差超越滞环宽度时，主电路功率开关切换 .并迫使电流偏差减小，显然这是一种典型的网

系统进行了研究，并在 M a t l a b/ S i m u l i n k中搭建仿真模型，对两种控制策略的控制性能进行了仿真和分析。

1单相 V S R电流控制技术单相全桥 V S R的工作原理是通过对功率开关器件的 P WM控制来实现电量变换和控制。单相 V S R工

侧电流非线性控制。

作时，在稳定直流侧电压的同时，实现交流侧不同受控功率因数 (如功率因数为 1 )的正弦波电流控制。常规的V S R电流控制技术分为问接电流控制和直接电流

2间接电流控制系统设计单相 V S R间接电流控制主要依据单相交流侧基波电流电压矢量的静态关系求解相应的控制算法。复

修改稿收到日期： 2 0 1 2— 0 8— 2 2。

平面上单相 V S R交流侧基波电压矢量、电感基波电压矢量、电流矢量 I及电网电动势矢量曰的静态P ROCES S AUTOMATI ON I NS TRUMENTATI ON Vo 1 . 3 4 No . 7 J u l y 2 0 1 3

第一作者陈志强( 1 9 8 8一 ),男，现为兰州交通大学电气工程专业在读硕士研究生：主要从事电力电子与电力传动的研究。

1 6