基于直接电流控制的单相电压型PWM整流器特性研究.docx

基于直接电流控制的单相电压型PWM整流器特性研究 基于直接电流控制的单相电压型 PWM整流器特性研究 王碧岩，李崇坚，朱春毅 (中国钢研冶金自动化研究设计院，北京100071) 摘要：针对单相电压型PWIVl整流器，建立了PWM整流器的数学模型，分析了直接电流控制的策略并设 计了相应的控制系统，并在PSIM软件条件下建立了相应的仿真平台。通过仿真验证了控制系统设计的准确性， 研究了网侧电感对单相电压型PWM整流控制特性的影响，并对整流器的性能作了相应的分析。 关键词：单相：脉宽调制：整流器；电感；仿真 中图分类号：TM461 文献标识码：A Study Characteristics of Single Phase Voltage Source PWM Rectifier Based Direct Current Control WANG Bi-yah，LI Chong-jian，ZHU Chun-yi (Au勿maaon Research and Design Institute ofMetallurgical Industry CISRI，Beijing 100071，China) Abstract：The mathematical model is proposed for single phase voltage PWM rectifier in this paper．A control strategy of the direct current control method is analyzed in detail and control system is designed．A simulation platform is built in PSIM to verify the feasibility of the control systenL The influence of inductance parameter of AC line the performance of the smOe phase PWM rectifier is studied and then the characterization of the rectifier is analyzed． Key words：single phase；pulse width modulation；rectifier；inductance；simulation． 电流的动、静态性能。直接电流控制策略因其电 1 引言 流响应快速和鲁棒性受到了学术界的关注，进而 整流器在电力电子设备中得到广泛的应 逐渐成为主导。在小能量系统中如机车和直流电 用【l】。因传统整流器输入特性对电网产生有害 机【6‘71，广泛使用的是单相PWM整流器。为了调 的影响，各种可控整流器因此得到发展【2J，其 节交换能量和降低交流电的谐波失真，已经提出 中脉冲宽度调制(PWM)整流器倍受关注ll’3J。 几种不同的电流控制策吲引，其中电流内环和电 PWM整流器一般采用绝缘栅双极型晶体管 压外环控制是常用的控制策略【9】。 (IGBT)等全控型器件作为开关器件，通过触发 各种PWM整流器通常是通过电感接入电 相应的器件关断和开通来实现交流到直流的转 网【L 4—91，输入电流为流过电感的电流，该电 换。PWM整流器交流侧电流控制策略主要分成 流作为控制参量对电感具有明显的依赖性，则 两类：一类是“间接电流控制”策略【4】，即通过控 交流侧电感大小的选择直接影响着PWM整流 制交流侧电压基波的幅值和相位，间接控制输入 器运行性能【l引。本文针对单相电压型PWM整 电感的电流，实现对交流侧电流的控制：另一类 流器，建立了整流电路的数学模型，设计了在 是“直接电流控制”策略【5J，即把整流器的输入电 电压外环加入陷波器及在电流反馈串入低通滤 流作为反馈和被控量，形成电流闭环控制，提高 波器的高性能控制系统，通过PSIM建立仿真 作者简介：王碧岩(1989-)男，硕士研究生，Email：sssssinterC如q．corn 103 平台来验证控制系统的可靠性，研究了交流侧‰(f)=／‘ac(f)s(f) 平台来验证控制系统的可靠性，研究了交流侧 ‰(f)=／‘ac(f)s(f) (4) 电感取值对整流器性能影响，并对整流器的整 体性能进行了深入的分析。 可见，整流器直流侧电流是对网侧电流调制的 结果。 2单相电压型PwM整流器的数学 模型 在直流侧，由基尔霍夫定律可得输出电流与 电压的关系为 图l为单相电压型PWM整流器的主电路图， ㈣=c掣+警 ㈣ 2．1电路图 是由4个开关器件组成的全桥整流电路。电路中， 式(2