雙PWM變流器中PI參數(shù)的設計分析
|
作 者 ：山東大學 控制科學與工程學院 胡順全 張慶范
| ||
| 摘 要 ：目前，許多高校和研究所都在研制雙PWM變流器。本文闡述了具有高功率因數(shù)PWM變流器中的PI參數(shù)的設計。實踐證明，此設計方法是正確的。 | ||
| 英文摘 要 ：At present, lots of universities and institutes are rebbbbbbing dual PWM inverters. This essay introduces us the design and analysis of dual PWM inverter with high power factor. | ||
| 關鍵詞： 雙PWM變流器 PI參數(shù) 高功率因數(shù) | ||
| ||
分別是三相交流輸入相電壓、相電流; L是交流側輸入電抗器;
構成雙向變流器的三個橋臂，其結構與普通逆變器相似，直流側濾波電容C，母線電壓為
。
以A相為例，
把式(4a)、(4b)、(4c)分別代入式(1)、(2)、(3)中，有:
由于系統(tǒng)是三相三線制，有:
由(5)+(6)+(7)整理得:
設V*為橋臂中點電壓矢量, V為三相電源電壓矢量, 則
其中: T為開關周期。
3 PI調節(jié)器參數(shù)的設計
雙向PWM變流器一般是雙閉環(huán)控制，內環(huán)電流環(huán)的三相參考電流信號由外環(huán)電壓環(huán)通過PI調節(jié)器獲得，如圖2所示。
圖2 PI調節(jié)器結構圖(m=a,b,c)
在圖(1)中，由式(4)和式(11)可解得:
定義開關狀態(tài)矢量S，有:
又因為:
由于系統(tǒng)動態(tài)變化時，母線電壓是個變化量，用u0表示變化量，所以上式為:
V*=u0×S (15)
把式(15)代入式(11)得:
上式電壓矢量V用向量形式表示，即V=Eejωt
當系統(tǒng)處于單位功率因數(shù)工作時, 輸入側電流相位應為:
I = IS(t) ejωt (17)
由圖2得:
對(18)是進行求導得:
由圖(1)得:
進一步分析，直流側電流i可由雙極性二值邏輯開關矢量S和交流側電流矢量I描述得:
式中:S*、I*表示S、I的共軛復矢量。
由式(16)得:
由式(20)、(21)、(22)得:
定義狀態(tài)變量:
所以
對式(26)、(27)在工作點()處進行線性化處理:
因此，系統(tǒng)的特征方程為:
由勞斯穩(wěn)定判定可解:
4 試驗結果
結合理論分析和多次樣機試驗, 整個系統(tǒng)的參數(shù)所選如下:輸入相電壓為220V時, 輸入電感為4mH, 濾波電容為10000μF, 母線電壓為600V, 用87C196MC作為控制器芯片, 在程序設計中的PI參數(shù)依據(jù)上面所述確定一組參數(shù)，試驗結果如下, 其中圖3是整流狀態(tài), 圖4是能量回饋狀態(tài)。
圖3 整流狀態(tài)相電壓電流圖
圖4 能量回饋相電壓電流圖
5 結束語
PWM變流器具有輸入波形好，功率因數(shù)高。對電網(wǎng)來說是從系統(tǒng)內部主動的解決諧波污染問題。通過多次的樣機試驗，所設計雙PWM變流器是可行的。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
|
|
|
|
|
|
|
|