基于直接功率控制的雙PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)

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1、萬方數(shù)據(jù)第39卷第3期2011年3月華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)JournalofSouthChinaUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)V01．39No．3March2011文章編號(hào)：1000-565X(201I)03．0067-06基于直接功率控制的雙PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)木汪萬偉尹華杰管霖(華南理工大學(xué)電力學(xué)院，廣東廣州510640)摘要：研究了基于直接功率控制的雙PWM變頻調(diào)速方案，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)四象限運(yùn)行，消除網(wǎng)側(cè)諧波污染，提高電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能．并在Matlab／Simulink環(huán)境中建立了該方案的仿真模型．仿真結(jié)果

2、表明，相對(duì)于直接電流控制的雙PWM控制方案，該方案的控制更為簡單，其穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力以及抗擾動(dòng)能力也優(yōu)于直接電流控制策略．關(guān)鍵詞：雙脈寬調(diào)制；PI調(diào)節(jié)；直接功率控制；四象限運(yùn)行；異步電機(jī)；仿真中圖分類號(hào)：TM461doi：10．3969／j．issn．1000-565X．2011．03．014目前，變頻器已廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)或作為變頻電源．通用變頻器大多采用二極管整流的電壓型AC-DC．AC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，不能直接用于需要快速起、制動(dòng)和頻繁正、反轉(zhuǎn)的調(diào)速場合，因?yàn)槎O管整流電路的能量傳輸是不可逆的?．由脈寬調(diào)制(PWM)整流器和PWM逆變器構(gòu)成的雙PWM

3、可逆整流控制系統(tǒng)(如圖1所示)無需增加任何附加電路，只需通過對(duì)變換器的開關(guān)器件按照一定的控制規(guī)律進(jìn)行通斷控制，即可消除網(wǎng)側(cè)諧波污染，實(shí)現(xiàn)高功率因子及能量雙向流動(dòng)，方便電機(jī)四象限運(yùn)行心‘3J，并且電機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間短，是高質(zhì)量能量回饋技術(shù)的最新技術(shù)之一．．埝當(dāng)^!率審硌l誰硌硌陡沖y礎(chǔ)H以片惜lM‘、_J_1月mJ!l一?啼難一蚌．難硌哲圖1主電路拓?fù)鋱DFig．1Maincircuittopology現(xiàn)行的電壓型PWM整流器控制策略主要分為3類，即間接電流控制‘4j1、直接電流控制‘63和直接功率控制：7-s]．其中，間接電流控制的動(dòng)態(tài)特性較差，而直接電流控制的控制結(jié)構(gòu)則較復(fù)雜，

4、參數(shù)整定困難．不僅如此，在由電流控制策略構(gòu)建的雙PWM控制方案中，為了在不加大電容的情況下避免大的直流電壓波動(dòng)，都需要對(duì)整流器和逆變器進(jìn)行協(xié)調(diào)控制【9d0【，這更增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度．為了克服上述缺點(diǎn)，文中提出了基于直接功率控制的雙PWM變頻調(diào)速方案，網(wǎng)側(cè)整流器采用基于瞬時(shí)功率理論的直接功率控制(DPC)策略．并基于Matlab／Simulink對(duì)該控制方案進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了其可行性．1雙PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)整流器的直接功率控制模型1．1網(wǎng)側(cè)整流器的功率控制模型三相電壓型PWM整流器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1左側(cè)虛線框所示，網(wǎng)側(cè)電路采用三相對(duì)稱的無中線連接方式，功率開關(guān)管橋路采

5、用三相橋式全控整流電路、IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)和續(xù)流二極管并聯(lián)作為橋臂開關(guān)器件．對(duì)于圖l中網(wǎng)側(cè)的三相橋式mI變流器，定義三相橋臂開關(guān)函數(shù)S。、Js。、s。為：?！簂，尼相上橋臂導(dǎo)通，七=口，6，c，，、吼一10，I

6、}相下橋臂導(dǎo)通，k=口，b，c¨7可根據(jù)圖1得到三相PWM整流器在三相靜止坐標(biāo)系下的方程：收稿日期：2010-04-14木基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50777022)作者簡介：汪萬偉(1982-)，男，博士生，主要從事電力電子和電力傳動(dòng)研究．E-mail：wang．wanwei@mail．scut．edu

7、．cn萬方數(shù)據(jù)華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第39卷『面d屯=i1“。一iR屯一丟璣。(s。一÷。互．。甌)l面‘a(chǎn)2i‰一ik—i％cI屯—歹。壘，≮Jj蓋屯=丟‰一譬瓦一{魄(

8、s。一÷。磊．，t)。2，I面dk．=T1‰一譬t—i1譏。(s。一了1。善，S)【d出Udc_一詈+吉(眠+Sbi。+踮)式中：M，為各相網(wǎng)壓；i，為各相電流；i。為負(fù)載電流，并以整流方向?yàn)檎?；?a，b，c；L、R為交流側(cè)的濾波電感和阻抗；U。。為直流輸出電壓．將三相靜止坐標(biāo)系下的變量變化到兩相旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系下，其數(shù)學(xué)樟型為蓋‘=}u。一罷屯+∞‘一扣。％。面k2iud—i。d+似口一i5d

9、udc未i，=i1‰一譬i。一coid-蘆1。％(3)j；‘-21_配-一1_。一一1P一“如(3)薔璣。=一吾+吉(s疵+s^)式中：S撲S。分別為整流橋的d—q坐標(biāo)系下的開關(guān)函數(shù)；％、‰和i撲i。分別為網(wǎng)側(cè)電動(dòng)勢(shì)和電流的d、q分量；∞為角頻率．可以用有功功率平衡方程來描述直流側(cè)的電壓動(dòng)態(tài)過程．交流側(cè)輸入有功功率用P。。表示，直流側(cè)吸收的有功功率用P水表示，則有P。=Udid+Uai。(4)Pdc=Udcidc=CUdcdd產(chǎn)U+去玩。(5)式中：R。為負(fù)載等效電阻；CUd。dUd。／出為直流側(cè)支撐電