相电压型PWM整流器空间矢量控制策略的研究.doc

第四章 三相电压型PWM整流器空间矢量控制策略的研究 三相电压空间矢量控制PWM整流器，控制方案如图4-1，外环稳定输出直流电压，内环实现电流跟踪。由直流电压控制环节产生输入电流参考幅值，再与电源相电压瞬间相位结合得到内环控制的参考电流。 图4-1 三相电压型PWM整流器空间矢量控制框图 参考电压与输出电压反馈的差值经PI调节后，得到一个与输入电流相对应的幅值信号，最后调制为正弦参考电流。检测三相中的两相电流，与参考电流比较后的差值再转换到xy(或)两相坐标系，得到。在两相静止坐标系上，设三相电网电压平衡，且只考虑基波分量。 参考电压控制量： （其中为采样周期） （4－1） 于是可求得参考电压矢量在x,y轴上的分量Vx和Vy。根据Vx、Vy便可选定扇区并直接计算空间矢量在各个扇区内的作用时间，得到各开关状态和占空比。 4.1空间矢量原理 以平均值等效为标准进行空间矢量合成的原理如图4-3所示，保证每个矢量切换区间都是以零矢量开始和结束，其中均以零矢量(000)开始和结束,中间的零矢量为(111)；每个区间虽有多次开关状况的切换，但是非零矢量的顺序保证每次切换只涉及一个开关器件。图中，,,,分别为矢量调制中各开关状态所对应的时间。当负载或三相电源在短时间内变化幅度比较大时，的幅度将比稳态时大得多，致使[36]。所以，为了维持开关频率恒定，过调制时电压空间矢量只由两相邻电压矢量合成，零矢量不发生作用。将和乘以一个衰减系数，从而，即。 图4-2 电压矢量空间分布图 图4-3 第一扇区内空间矢量作用时间图 常规空间矢量控制方法需要进行复杂的反正切函数、正弦函数和平方根运算。本方法根据参考电压矢量在x、y坐标系上的分量，直接计算电压空间矢量在各扇区内前后控制状态及零矢量上的作用时间。得到各开关开通关断时刻后， 输入计数器产生与A,B和C三相分别协调的PWM波。 4.2扇区的确定 通常情况下，由确定在空间矢量图上的角度，根据计算出的夹角来确定扇区。而本方法根据Vx、Vy来选定扇区，见图4-4。 图4-4 扇区选择 4.3矢量作用时间的确定 参考电压空间矢量 ，其中； （4－2） 同时， , （对应零矢量，） （4－3） （分别为参考电压空间矢量所在扇区的前后相邻两控制状态所对应时间） 对于所有扇区，可得公式： （4－4） 其中 和n＝0…6通过计算得到参考电压矢量在x,y轴上的分量Vx和Vy： （4－5） 化为表达式： （4－6） 于是根据Vx、Vy便可选定扇区并直接计算空间矢量在各个扇区内的作用时间（）： 注意：sector＝1，3，5时：＝，＝；sector＝2，4，6时：＝，＝。 sector1（即n＝0时）： ， ； sector2（即n＝1时）： ， ； sector3（即n＝2时）： ， ； sector4（即n＝3时）： ， ； sector5（即n＝4时）： ， ； sector6（即n＝5时）： ， ； （4－7） 简化处理： 令 ； ； ； （4－8） 得：sector1（即n＝0时）： ， ； sector2（即n＝1时）： ， ； sector3（即n＝2时）： ， ； sector4（即n＝3时）： ， ； sector5（即n＝4时）： ， ； sector6（即n＝5时）： ， ； （4－9） 4.4 开关矢量的确定 根据一个开关周期中插入零矢量方式的不同，常用的空间电压矢量有三段式和七段式合成方法，本文采用七段式合成方式如表4-1所示，后三段矢量及其作用时间与前三段关于中间零矢量（111）对称。 表4-1 各扇区内空间矢量及作用时间 扇区 零矢量 矢量1 矢量2 零矢量 矢量2 矢量1 零矢量 Ⅰ (000) (100) (110) (111) (110) (100) (000) Ⅱ (000) (010) (110) (111) (110) (010) (000) Ⅲ (000) (010) (011) (111) (011) (010) (000) Ⅳ (000) (001) (011) (111) (011)