基於台达AFE2000的四象限变频控制摘要：本文主要阐述台达C-2000变频器与AFE2000共同构成四象限变频控制模式，此控制模式展现出台达在能量回馈技术方面的突破，真正实现了绿色变频器，有效节省了电能消耗。Abstract:Inthispaper,acontrolmodeforfour-quadrantvaried-frequencybasedonC-2000andAFE2000isproposed.Thiscontrolmodeshowsthebreakthroughinenergy-feedbacktechnologyforDeltaIABU,soitreallyrealizestheenergy-savinginverterandeffectivelyeconomizesthecostofelectricity.1、引言自上世纪80年代末，变频调速技术登上工业传动的历史舞台以来，变频调速技术就以其调速范围、调速精度、控制灵活、工作效率和使用方便等优点，成为最具影响力的工业自动化调速技术。基于该技术发展的变频器一直延续着采用无控或半控器件来进行电网侧的整流，这种模式导致了变频器只能工作在电动状态，无法实现真正的制动，因此这类变频器被称为两象限变频器。两象限变频器的弱点在于无法实现制动回馈，导致电能的浪费，此外功率因数较低，DCBUS上的电流无法形成真正的正弦，简洁的也造成了电能不必要的浪费。两象限变频器最大的问题就是整流侧的器件无法实现全控，导致无法进行能量回馈操作。因此，高频PWM整流技术孕育而生了。高频PWM整流技术分为直接电流控制PWM整流和间接电流控制PWM整流两种方式，间接PWM整流是依据PWM整流器的稳态电压平衡关系得到的控制方式，具有良好的静态特性，控制简单方便，但是同时由于没有检测输入交流电流，造成动态响应慢，稳态性差。为此，在实际的设计中往往在间接电流PWM整流的基础上增加电压外环，组成双闭环结构，保证动态响应。2、三相PWM整流器工作原理2.1主回路工作模式三相电压型PWM整流器主回路如图1所示。当整流器进入稳态工作状态，输出直流电压恒定，整流桥的三相桥臂按正弦的脉宽调制规律驱动。图1三相电压型PWM整流器主回路当PWM整流器处于整流状态时，三相交流电源将会通过IGBT或二极管向DC端进行整流。当PWM整流器处于逆变状态，即需要进行能量回馈的时候，DC端电流将会通过IGBT或整流器向电网回馈。为了讨论三相PWM整流器的整流与逆变过程，采用下图所示的空间电压矢量来描述三相桥臂的开关状态。图2空间电压矢量图中表明，当电网电压信号经过一个周期后，空间电压矢量已经从U1-U5-U4-U6-U2-U3-U1旋转了一周，并且在每个状态的变换中，包含了U0和U7两个状态。结合图2，将三相电流空间坐标定义如下：图3空间电流坐标我们将U1-U5定义为Ⅰ区域，U5-U4定义为Ⅱ区域，U4-U6定义为Ⅲ区域，U6-U2定义为Ⅳ区域，U2-U3定义为Ⅴ区域，U3-U1定义为Ⅵ区域。各个区域内的电流空间矢量变化共同造就了合成磁势的旋转，从而形成正弦电流。图4合成磁势一周状态以第Ⅰ区域为例，结合三相电压型PWM整流器来进一步描述三相桥臂的导通与电流流向状况。在U1状态时，图5第Ⅰ区域电流变化与IGBT导通状况V4、V6、V5导通，此时电流由VD4流通，电流由VD6流通，电流由VD5流通。在状态U2时，V1、V6、V5导通，此时电流由V1流通，电流由VD6流通，电流由VD5流通。其他状态可参考相同方式进行分析。由此可见三相PWM整流器的IGBT即使导通电流也不一定会进行流通，这是由于压差造成的，而并联二极管则可配合流通电流。这是三相PWM整流器IGBT工作的最大特点。2.2控制算法原理从三相PWM整流器的主回路驱动状况可以分析出，开关频率很高时，由于电感的滤波作用，高次谐波电压产生的谐波电流非常小，只考虑电流和电压的基波，整流桥可以看作是一个理想的三相交流电压源。适当的调节控制量的大小和相位，就能控制输入电流的相位，以达到改变功率因数的目的，而控制输入电流的大小以控制传入整流器的能量，也就控制了直流侧电压，可见PWM整流器的控制目标是输入电流和输出电压，而输入电流的控制是整流器控制的关键。输入电流的控制目标是使电流波形为正弦波且与输入电压同相位。三相PWM整流器的具体控制思想是通过SVPWM控制角超前，以控制功率因数的调节，在此定义超前角为，因此功率因数在一定范围内可以通过来控制。DC-BUS侧直流电压可以在一定范围内通过调制深度来控制。对于PW...
