基于间接电流控制的电流型PWM整流器�吴奎华,李玉玲,林平,吴奎忠,张伟军(浙江大学电气工程学院,杭州310027)摘要:针对电力电子装置给电力系统带来谐波污染和功率因数下降的问题,建立了三相电流型PWM整流器在abc坐标系下的数学模型,并在该坐标系下通过控制三相电流型PWM整流器交流侧电流的基波和相位,进而间接控制网侧电流的间接电流。通过仿真和实验验证,该控制策略完全可以实现网侧电压电流单位功率因数,且直流侧电流趋于稳定。关键词:电力电子;电流型PWM整流器;间接电流控制;单位功率因数中图分类号:TM465文献标志码:A文章编号:1003-8930(2008)03-0062-04CurrentSourcePWMRectifierBasedonIndirectCurrentControlWUKui-hua,LIYu-ling,LINPing,WuKui-zhong,ZHANGWei-jun(CollegeofElectricalEngineering,ZhejiangUniversity,HangZhou310027,China)Abstract:Theelectronicinstallationbringsharmonicpollutiontopowersystemanddescendpowerfactor.Inordertosovletheproblem,mathematicalmodelof3-phasecurrent-sourcePWMrectifiersarefoundedinabcstationarycoordinate.TheindirectcurrentcontrolstrategyisadoptedthroughcontrollingfundamentalandphaseofAC-sidein3-phasecurrent-sourcePWMrectifiers.ComputersimulationandexperimentalresultsshowthatunitypowerfactorinnetworkandstablecurrentsourceinDC-linkareobtainedbasedonthecontrolstrategy.Keywords:powerelectronics;currentsourcePWMrectifier;indirectcurrentcontrol;unitypowerfactor常规二极管整流或相控整流存在功率因数低、交流侧输入电流严重畸变等缺点,给公用电网带大量谐波污染[1]。脉冲宽度调制(pulsewidthmodulation,PWM)整流器具有网侧电流低谐波、单位功率因数、能量双向流动及恒定直流电压控制等优点,成为国内外学者研究的热点。电压型整流器(voltagesourcerectifier,VSR)和电流型整流器(currentsourcerectifier,CSR)均可作为网侧整流器,但由于VSR的储能效率和储能器件的体积、价格等都具有明显的优势,一直是PWM整流器研究的重点[2]。随着高温超导技术突破性的发展并进入实用化[3],CSR储能效率问题将得到解决,同时电力超导系统中储能线圈具有电流源特性,因而可以克服VSR在大功率场合应用的限制,而在中小功率场合,CSR提供的是恒定的直流电流,其直流电压可调,具有很好的应用前景。根据是否检测整流器的输入电流作为反馈和被控制量,三相PWM整流器的控制策略分为直接电流控制和间接电流控制两种方式。长期以来,直接电流控制方法一直是CSR的研究重点,但这种方法计算复杂且需要高精度的电流传感器、电压传感器以及检测电容电压的传感器,实现比较困难,且成本高。本文采用在abc坐标系下的间接电流控制控制结构简单、无需电流传感器,并且具有良好的开关特性和静态特性,是一种简单实用的控制策略。1三相电流型PWM整流器在abc坐标系下的数学模型CSR又称为Buck型整流器,其拓扑结构如图1所示。假定三相电路完全对称,开关元件是理想的,并且开关频率远大于电网频率,电感线性,考虑第20卷第3期2008年6月电力系统及其自动化学报ProceedingsoftheCSU-EPSAVol.20No.3Jun.2008�收稿日期:2007-06-27;修回日期:2007-05-15基金项目:国家自然科学基金项目(50707030)电感的内阻,设La=Lb=Lc=L,Ra=Rb=Rc=R,三相CSR的等效电路如图2所示。图1PWM-CSR的拓扑结构Fig.1CircuittopologyofPWM-CSR整流器的交流侧等效为受控电流源,其交流侧电流与调制波信号成正比,直流侧等效为受控电压源。图2三相电流型PWM整流器等效电路Fig.2Equivalentcircuitof3-phasePWM-CSR由基尔霍夫定律可得Cddtvcavcbvcc=iaibic-iatibtict(1)Lddtiaibic+Riaibic+vcavcbvcc=eaebec+enNI(2)vdc=Rdcidc+Ldcdidcdt(3)式中:ej、ij分别为网侧电压、电流瞬时值;ijt为整流器输入电流瞬时值;vcj为整流器交流侧电容电压的瞬时值(j=a,b,c);vdc为直流输出电压的瞬时值;idc为变流器直流侧电流;I为单位矩阵;经分析易得enN=0,则在三相静止坐标系下,三相电流型PWM整流器的三相电路彼此独立,不存在耦合关系。2三相CSR交流侧指令电流的间接电流控制系统设计电流型PWM整流器交流侧电...
