VSR直流侧滤波电容的计算及实验分析.doc

VSR直流侧滤波电容的计算及实验分析 第38卷第1期 2006年1月 哈尔滨工业大学 JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY V01.38No.1 jan.2006 VSR直流侧滤波电容的计算及实验分析 王立欣,张宁,靳刚 (哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001) 摘要:针对直流侧滤波电容是VSR的重要部件,须根据系统性能的要求进行计算的情况,分析了VSR滤 波电容的作用,在考虑系统的快速跟随能力和抗负载扰动性能的情况下,分别给出了电容的计算方法,并结 合工程实际确定了电容的取值范围.仿真及实验结果证明了所做分析计算的正确性. 关键词:VSR;滤波电容;PWM 中图分类号:TM531.5文献标识码:A文章编号:0367—6234(2006)01—0063—04 CalculationandsimulationofthefiltercapacitorattheDCsideoftheVSR WANGLi-xin,ZHANGNing,JINGang (SchoolofElectricalEngineeringandAutomation,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China) Abstract:Thefiltercapacitorisoneoftheimportantpartsofthesystem,anditisdeterminedbytherequire— ments0fthesystemcharacteristics.CapacitanceactivityattheDCsideoftheVSRisanalyzedandthemethod ofcalculationispresentedafterconsideringtherapidfollowingcharacteristicandinterferencerejectionofthe system.Thenthespanwiththepracticingprojectisconfirmed.Thecorrectnessoftheanalysisandthecalcu— lationisconfirmedbytheresultsofthesimulationandtheexperiment. Keywords:VSR;filtercapacity;PWM 随着电力电子技术的发展,功率半导体开关器 件不断更新,整流电路由最初的二极管不控整流, 晶闸管相控整流发展到现在的PWM整流.二极管 整流和晶闸管相控整流技术成熟,但由于其网侧功 率因数低,谐波污染大,在高性能系统中有被PWM 整流取代的趋势.PWM整流电路的网侧电流为正 弦波,功率因数可控,堪称绿色整流器…. PWM整流器有电压型(VSR)和电流型 (CSR)两大类.VSR结构简单,损耗低,控制方便, 一 直是整流器研究的重点.本文以混合电动车 (HEV)的启动/发电系统(ISA)为背景,采用图1 所示的三相VSR拓扑结构,是一种最常用的三相 PWM整流器2].VSR最显着的拓扑特征就是直 流侧采用电容进行直流储能,从而使VSR直流侧 呈低阻抗的电压源特性.一般而言,从满足电压环 控制的跟随性指标看,VSR直流侧电容应尽量 收稿目期:2005—03—10. 基金项目:国家高技术研究发展计划资助项目(2003AA501324);哈 尔滨市培养学科后备带头人基金项目(2004ArXXO55). 作者简介:王立欣(1966一),男,博士,教授. 小,以确保VSR直流侧电压的快速跟踪控制;而 从满足电压环控制的抗扰性指标分析,VSR直流 侧电容应尽量大,以限制负载扰动时的直流电压 动态降落. 0 [[I= ● _JVD5 hk●C— Vf=rV— VD4v 已 vD2J 图1三相VSR拓扑结构 1满足VSR直流电压跟随性指标时 - 电容的计算 当三相VSR直流电压阶跃给定为额定直流 电压指令值时,若电压调节器采用PI调节器,则 在--=~HVSR实际直流电压未超过给定值之前,电 压调节器输出一直饱和.由于电压调节器输出表 示三相VSR交流侧电流幅值指令,若忽略电流内 哈尔滨工业大学第38卷 环的惯性,则此时三相VSR直流侧将以最大电流 ,d对直流电容及负载充电,从而使三相VSR直 流电压以最快速度上升.这一动态过程等效 电路如图2所示. (a)恒流源(b)但址源 图2VSR直流电压跃变时动态等效电路 若考虑直流电压初始值为∞,则由图2(b) 易得d一d0=(,dh—d0)(1一e一者),下1= Rc;令=解得=丁lnIdmRLe-V~ . 由跟随性能指标,若要求三相VSR直流电压 以初始值跃变到额定直流电压时的上升时 间