电容电压反馈的电流型整流器有源阻尼控制研究.doc

电容电压反馈的电流型整流器有源阻尼控制研究 彭咏龙1，胡艳华2，朱劲波1 （1. 华北电力大学，河北 保定 071003；2.河南职业技术学院，郑州 450046） 摘要：三相电流型PWM整流器在交流侧采用LC滤波器来滤除谐波，由于二阶LC滤波器的阻尼系数较小，容易引起网侧电流振荡。为此文中提出滤波电容电压反馈的有源阻尼控制，能够在不消耗有功功率的前提下，有效滤除网侧电流谐波。仿真验证了文中提出的控制策略能够有效减少电流畸变，增加系统的稳定性。 关键词：电流型PWM整流器；LC谐振；有源阻尼；电容电压反馈 中图分类号：TM933 文献标识码：B 文章编号：1001-1390（2014）00-0000-00 Active Damping Control Based on the LC Filter Capacitor Voltage Feedback Techniques PENG Yong-long1，HU Yan-hua2, ZHU Jin-bo1 (1 North China Electric Power University, Baoding 071003,Hebei,China. 2 HeNan Polytechnic, Zhengzhou 450046, China) Abstractcurrent PWM Rectifiers use LC filters to filter harmonics at the AC side. Due to the small damped coefficient of the second order LC filter, current oscillation is easy to occur on the network side. In view of this, the paper proposed active damping control strategy using filter capacitor voltage feedback, which could effectively filter harmonics on the network side without consuming active power. Simulation results verified that the proposed control strategy could effectively reduce current distortion and increase the stability of the system. Key words: CSR, LC resonance, active damping, inductive voltage feedback 0 引言 随着人们对电能质量要求的提高，人们对整流器的谐波要求增高，PWM整流器越来越受到关注。一直以来电压型整流器因为电容储能效率高，被广泛使用，但是电压型整流器是升压电路，直流输出电压高于额定值，在用于低压场合需要使用一级降压电路。伴随着超导技术的应用和发展，电感的储能效率将得到提高，电流型PWM整流器（CSR）成为新的研究热点[1-2]。电流型整流器是基于BUCK的降压电路，直流侧电压从零到额定值可调，可直接用于需要金属加工、直流电机驱动、超导储能等大功率场合[2]。CSR网侧采用LC滤波器，由于电容电阻值很小，整个系统的阻尼系数很小，在电流指令发生变化时很容易引起振荡[3]。 一般地，抑制电流振荡的方法包括无源阻尼控制和有源阻尼控制[3-5]。无源阻尼控制直接将电阻并联或者串联在电容及电感两端，具有很好的抑制效果，但是在大功率场合会产生很大的功率损耗。有源阻尼控制通过控制算法来抑制谐振，在不消耗有功功率的前提下，抑制电流振荡，具有很好的应用前景。 文献[6]采用电感电压反馈的虚拟电阻控制，可以抑制网侧电流畸变，但不能很好的抑制暂态振荡。文献[7]提出电容电压高通滤波的虚拟谐波阻尼控制，该方法可实现对谐波分量的抑制，但是实现困难，且经滤波后存在延迟。为此本文提出电容电压反馈的有源阻尼控制，能有效的抑制网侧电流振荡，并且容易实现，效果明显，且对直流侧没有影响。最后通过仿真验证了本文提出的控制策略的有效性和实用性。 1 电流型PWM整流器数学模型 电流型PWM整流器的主电路结构如图1所示，交流测采用LC滤波器，滤除网侧电流的谐波同时有利于功率器件换流，整流桥采用全控型IGBT串联二极管的形式，直流侧的平波电抗是为了稳定直流电流。 图1三相电流型整流器主电路图 Fig.1 ain circuit of the three-pha