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单相PWM整流器直接电流控制设计

2013-11-14 14:53
雷本祖
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  1.前言

  随着电力电子技术的发展,功率电子设备的应用越来越广泛,致使大量的非线性负载涌入电网,给电力系统的电压和电流都带来了越来越严重的谐波污染。而PWM整流器提高了系统的功率因数,降低了对电网的谐波污染,得到了人们的重视。

  根据输入电感电流状态PWM整流器可分为电流断续工作模式(DCM)和电流连续工作模式(CCM),由于CCM模式具有输入输出电流纹波小、滤波容易、器件导通损耗小、适用于大功率场合等优点,得到了更多地关注。在CCM模式中,根据是否直接选取瞬态电感电流作为反馈量,又可分为直接电流控制和间接电流控制。间接电流控制结构简单、无需电流传感器,但是它最大的缺点是电流动态响应缓慢,甚至交流侧电流中含有直流分量,且对系统参数波动较敏感。相对于间接电流控制,直接电流控制把整流器的输入电流作为反馈和被控量,形成电流闭环 控制,使电流动、静态性能得到了提高,同时也使网侧电流控制对系统参数不敏感,从而增强了电流控制系统的鲁棒性。所以,直接电流控制技术有着非常广阔的应用前景和使用价值。

  2.单相电压PWM整流器原理框图

  单相电压型PWM整流器的拓扑结构如图1所示,它主要由三部分组成:交流回路、功率开关桥路、直流回路。其中交流回路包括交流电动势UN 、网侧电阻RN 及网侧电感LN 等;直流回路包括由电感L2和电容C2组成的串联谐振电路用来滤除电网的2次谐波分量、滤波电容Cd 及负载 RL等;功率开关桥路由四个反并联二极管的IGBT组成。

单相PWM整流器直接电流控制设计

  单相PWM逆变器的控制思路是:在保证直流侧电压稳定的情况下,使交流侧的电流与电压尽可能的保持同相位,从而使交流侧的功率因数为1.

  3.单相PWM整流器直接电流控制技术分析

  直接电流控制根据控制方式的不同,又可分为滞环电流控制、峰值电流控制、预测电流控制、平均电流控制、状态反馈控制单周控制等。

  3.1 峰值电流控制

  峰值电流控制的原理是实时比较实际电流和指令电流瞬时值的大小,指令电流值是实际电流的上限,实际电流一旦达到这个上限,立刻转而向下衰减,电感值的大小,线路的阻抗和脉宽调制的开关频率影响了这一衰减的最终值。其控制原理框图如下图2所示。

单相PWM整流器直接电流控制设计

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