基于空间电压矢量的变频器能量回馈系统研究.doc

基于空间电压矢量的变频器能量回馈系统研究 第41卷第7期 2007年7月 电力电子技术 PowerElectronics Vo1.41.No.7 July,2007 基于空问电压矢量的变频器能量回馈系统研究 尹忠刚,钟彦儒,刘静,孙向东 (西安理工大学,陕西西安710048) 摘要:提出了一种新型的基于空间电压矢量脉宽调$~(SpaceVectorPulseWidthModulation,简称SVPWM)的整 流器定频控制方案.通过理论分析得出了整流器工作在整流状态和逆变状态下实现SVPWM调制的统一占空比计 算公式.将PWM整流器用作变频器的前级整流电路,以TMs320LF2407ADSP为内核搭建硬件电路,完成了变频器 的能量双向流动实验.实验结果表明,该系统不仅可以使能量双向流动,实现变频器能量回馈,而且能够有效地抑制 注入电网的谐波,实现网侧单位功率因数控制,使网侧电流连续,且为正弦波. 关键词:整流器;脉宽调制,空间电压矢量;定频控制;能量回馈 中图分类号:TM464文献标识码:A文章编号:1000—100X(2007)07-0006—03 ResearchonEnergyFeedbackSystemofInverterbasedonSpaceVector YINZhong?gang,ZHONGYan?Ill,HUJing,SUNXiang?dong (Xi吼Unamp;enityofTechnology,Xian710048,China) Abstract:Anovelconstant—frequencycontrolschemeforPWMrectifierbasedonspacevoltagevectorisproposedand theuniformdutyratioformulasaregivenundertherectifyingandregeneratingstatesaccordingtotheoryanalysisinthis paper.TheperformanceofthecontrolschemeWasverifiedbyexperimentswithTMS320LF2407ADSP,andthePWMrecti— tierwasappliedtothefore—circuitofinverter.Theexperimentalresultsshowthatbidirectionalflowingoftheenergyisim— plementedwithenergyfeedback,theharmonicsaresuppressedeffectively,thesinusoidalcurrentwavesandtheunitpower factorareachieved. Keywords:rectifier;pulsewidthmodulation/spacevector;constant—frequencycontrol;energy~edback FoundationProject:SupportedbyNaturalandScienceFoundationofShaanxiProvince(No.2004E214)andby SpecialFoundationofShaanxiEducationDepartmentofChina(No.04JK198) 1引言 目前,变频器己广泛应用于工农业生产的各个 领域,用来驱动电机或作为变频电源使用.通用变频 器大多为电压型AC/DC/AC变频器.这种拓扑结构 使得变频器不能直接用于需要快速起,制动和频繁 正,反转的调速场合,因为当电机减速,制动时,电机 处于再生发电状态,产生的再生电能不断积存在直 流侧滤波电容上,产生泵升电压.而二极管整流电路 的能量传输是不可逆的,且以IGBT为代表的全控 型器件耐压较低,过高的泵升电压有可能损坏开关 器件和电解电容,从而威胁变频器安全工作.这就限 制了其应用范围.目前的通用变频器大多采用能耗 制动的方式来消除泵升电压【.但是,在实际使用中. 能耗制动单元却有许多限制,如制动电阻体积大,散 热困难,制动时能量浪费严重等.除此之外,二极管 基金项目:陕西省自然科学基金项目(2004E214);陕西 省教育厅专项基金项目(04JK198). 定稿日期:一2007—01—17 作者简介:尹忠刚(1982一),男,山东济南人,博士生,研 究方向为交流调速及PWM整流电源. 6 整流还造成了网侧电流波形严重畸变,能量不能双 向传输,直流侧电压不可调等缺点. PWM整流器对电网几乎不产生谐波污染,是一 种真正意义上的绿色环保电力电子装置.各国学者 对其模型和控制算法进行了大量研究.将空间电 压矢量引入到整流器的控制中