電容電壓反饋的電流型整流器有源阻尼控制研究

1、電容電壓反饋的電流型整流器有源阻尼控制研究彭詠龍1，胡艷華2，朱勁波1（1.華北電力大學(xué)，河北保定071003；2.河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院，鄭州450046）摘要：三相電流型PWM整流器在交流側(cè)采用LC濾波器來(lái)濾除諧波，由于二階LC濾波器的阻尼系數(shù)較小，容易引起網(wǎng)側(cè)電流振蕩。為此文中提出濾波電容電壓反饋的有源阻尼控制，能夠在不消耗有功功率的前提下，有效的地濾除網(wǎng)側(cè)電流諧波。仿真驗(yàn)證了文中提出的控制策略能夠有效減少電流畸變，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。關(guān)

2、鍵詞：電流型PWM整流器；LC諧振；有源阻尼；電容電壓反饋中圖分類號(hào)：TM933文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：10011390（2014）00000000ActiveDampingControlResearchBasedontheLCFilterCapacitVoltageFeedbackTechniquesPENGYonglong1，HUYanhua2ZHUJinbo1(1SchoolofElectricalElectronicEngine

3、eringNthChinaElectricPowerUniversityBaoding071003HebeiChina.2HeNanPolytechnicZhengzhou450046China)Abstract：:ThreephaseCcurrentPWMRectifierslinksinthewksideusingusesLCdevicesfiltershelptofilterharmonicsattheACsidecommutat

4、ion.DuetothesmalldampedcoefficientofthesecondderLCtypefiltercurrentoscillationiseasytooccuronthewkside.wassecondderacteristicsthepresenceoftheresonancepeaktheresistofcapacitanceisalsoverysmalleasytocausethecurrentwavefmd

5、isttioninthetransientprocess.InviewofthisThisthepaperpresentsproposedaactivedampingcontrolstrategyusingfiltercapacitvoltagefeedbackwhichcancouldeffectivelyfilterharmonicsonthewksideinhibitdisttioncausedbyLClinksundercurr

6、entcommchangewithoutconsumingactivepower.SimulationresultsverifiedthatTheperfmanceoftheproposedmethodcontrolstrategycouldisverifiedbysimulationexperimentalresultseffectivelyreducecurrentdisttionofthelinecurrentiseffectiv

7、elyreducedincreasethestabilityofthesystemisimproved.Keywds：:CSR；LCresonance；activedamping；inputshaping；inductivevoltagefeedback0引言隨著人們對(duì)電能質(zhì)量要求的提高，人們對(duì)整流器的諧波要求增高，PWM整流器越來(lái)越受到關(guān)注。一直以來(lái)電壓型整流器因?yàn)殡娙輧?chǔ)能效率高，被廣泛使用，但是電壓型整流器是升壓電路，直流輸出電壓高

8、于額定值，在用于低壓場(chǎng)合需要使用一級(jí)降壓電路。伴隨著超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，電感的儲(chǔ)能效率將得到提高，電流型PWM整流器（CSR）成為新的研究熱點(diǎn)[12]。電流型整流器是基于BUCK的降壓電路，直流側(cè)電壓從零到額定值可調(diào)，可直接用于需要金屬加工、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、超導(dǎo)儲(chǔ)能等大功率場(chǎng)合[2]。CSR網(wǎng)側(cè)采用LC濾波器，由于電容電阻值很小，整個(gè)系統(tǒng)的阻尼系數(shù)很小，在電流指令發(fā)生變化時(shí)很容易引起振蕩[3]。一般地，抑制電流振蕩的方法包括無(wú)源阻尼控制

9、和有源阻尼控制[35]。無(wú)源阻尼控制直接將電所示。?????1sCf1sLf1Resis?iw圖4經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化后的系統(tǒng)框圖Fig.4TransfmedSystemblockdiagramaftertransfmed電容并聯(lián)電阻后整流器側(cè)電流的傳遞函數(shù)變?yōu)镚ii(s)，如公式(3)所示。21()1???iifffGssLCsLR（3）式中R為電感并聯(lián)電阻，并聯(lián)電阻后二階系統(tǒng)的諧振頻率ωn和系統(tǒng)的阻尼系數(shù)ζ如式(4)所示12nnffLRC???

10、??????????（4）系統(tǒng)的頻率響應(yīng)如圖5所示，從圖中可以看出，加入阻尼電阻可有效的降低在LC濾波器的諧振頻率處的諧振峰值，從而很好的抑制系統(tǒng)振蕩。50050MagnitudedB1033601800Phase(deg)BodeDiagramFrequency(radsec)104105圖5電感并聯(lián)電阻前后的系統(tǒng)伯德圖Fig.5Bodediagramsoftheinductivesystembefeaftertheshuntresi

11、st有源阻尼是通過(guò)在控制過(guò)程中增加虛擬的等效阻尼電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)振蕩的消除。采用有源阻尼方法和并聯(lián)阻尼電阻的無(wú)源阻尼方法具有相同的降低諧波振蕩的效果，并且不會(huì)產(chǎn)生額外的功率損耗。文中采用電容電壓反饋的有源阻尼控制，通過(guò)反饋電感電壓，實(shí)現(xiàn)濾波電容并聯(lián)電阻的有源控制，使得系統(tǒng)效率更高，控制方法更加靈活。3電容電壓反饋的有源阻尼控制LC環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生暫態(tài)振蕩穩(wěn)態(tài)電流畸變的原因是當(dāng)PWM調(diào)制的方式突然發(fā)生變化時(shí)，由于濾波電容器過(guò)充電和過(guò)放電，并且通常電

12、容器的阻尼很小，起不到很好的抑制作用，采用電容電壓反饋的有源阻尼控制，能有效的抑制系統(tǒng)的振蕩，還能加強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖6所示。間接控制id?idLfisiwLdic?PIVs1R邏輯轉(zhuǎn)換輸入整形SPWM???有源阻尼RVc圖6電流型整流器混合阻尼控制結(jié)構(gòu)框圖Fig.6BlockdiagramftheCcurrentRrectifierhybriddampingcontrolblockdiagram直流電流指令id經(jīng)輸

13、入整形控制后，與測(cè)得的直流電流值id比較，得到的差值通過(guò)PI調(diào)節(jié)器輸出到間接控制模塊，算出三相SPWM調(diào)制波，再與有源阻尼控制的濾波電感電壓進(jìn)行相減，得到最終有源阻尼后的三相調(diào)制信號(hào)，把SPWM輸出的兩邏輯控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流型整流器的三邏輯控制信號(hào)，得到電流型PWM整流器的控制邏輯，對(duì)開關(guān)器件進(jìn)行通斷控制，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)IGBT的觸發(fā)脈沖[810]。4系統(tǒng)仿真驗(yàn)證通過(guò)MatlabSimulink仿真軟件驗(yàn)證所提出的電感電壓反饋和輸入整形技術(shù)結(jié)