第六章：高功率因数PWM变流器仿真研究.pdfVIP

( ) 第 31 卷 　第 3 期 　　　　　　　　　贵州工业大学学报 自然科学版 　　　　　　　　　Vol. 31 No. 3 2002 年 　6 月 　　　　J OURNAL OF GU IZHOU UN IV ERSIT Y OF TECHNOLO GY　　　　J une. 2002 (Natural Science Edition) 文章编号 :(2002) 高功率因数 PWM 变流器仿真研究 易　军 ,王红蕾 (贵州工业大学电气工程学院 ,贵州 贵阳 550003) 摘 　要 :采用傅立叶变换、旋转变换、小信号线性化三种技术 ,对在幅相控制下的 PWM 交 - 直 电压源变流器作了全面的分析。获得调制波的幅值和相位的关系方程, 并仿真验证了该 PWM 变流器的功率因素为 1 。 关键词 :高功率因数 ; PWM ;傅立叶变换 ;传递函数 中图分类号: TN344 　　　文献标识码 :A 0 　引　言 目前,交流变频调速传动已经成为电气调速传动的主流。采用自关断器件的全数字控制的 PWM 变频 ( ) 器已经实现了通用化。但绝大多数变频器 ,其网侧变流器常采用不可控的二极管整流器。如图 1 所示。 图 1 　三相不可控整流桥的电压型逆变器 图 2 　相位和幅值控制矢量图 这带来两个问题 :其一 , 由于二极管的单向导电性能, 电机制动的再生能量无法回馈给电网。 其二 ,网侧电流波形严重畸变 ,造成电网功率因数较低 , 由于整流采用二极管整流, 因此 ,最高功率因数 只可能为 0. 8 左右。随着这类非线性负载容量的增大和应用的不断普及 ,会引起供电系统功率因数降低 ,大 量的高次谐波注入电网 ,影响其它用电设备正常 ,安全 ,经济的运行 ,造成危害。 针对这两个问题 ,采用 PWM 控制方式的交 - 直变流器作为交 - 直 - 交变频器中的网侧变流器 ,它能得 到好的单位功率因数 ,减少线电流畸变 ,并且能够使再生能量回馈给电网。有几种控制方案能够满足这些要 求。其中幅相控制 PAC 具有简单的控制结构并且具有良好的开关特性。本文对这种变流器的控制进行了 全面的分析和仿真。 1 　高功率因数变流器的工作原理 我们的控制目的就是要达到功率因数为 1 和将能量回馈 ,主电路如图 3 所示。 要控制功率因数为 1 也就是要控制 e1 与i1 同相 ,也就是要满足图 2 的相量图。这里将电流控制转换成 电压控制,属于间接控制 ,现在的关键就是要控制好 V u ,使之满足上面的向量图。而控制 V u 关键就是要控 制好 IGB T 的触发脉冲 ,也就是所谓的 PWM 波 ,而 PWM 波的控制关键就是要控制好调制系数 m 和相位角 Ψ, 如图 6 所示 。我们先建立一个一般的数学模型, 然后通过使用傅立叶变换, 参考向量的旋转变换和小信 ( 号线性化处理, 找到调制系数与相位角的数学关系。要控制能量回馈, 即当 eL V d 时 V d 为图 3 中电容 C ) Ψ Ψ 两端的电压 , 使变流器发生逆变, 我们同样可以通过 m 与 的关系方程求出对应的m 和 , 这样就可以使 相应的 IGB T 导通。所以问题的关键就是求出 m 与 Ψ的关系方程, 这点将在后面给出具体的解法。 收稿日期 :2001 - 10 - 12 © 1994-2006 China