第五章 PWM整流电路.ppt

* 由图可见： 1)、电压外环的输出作为电流内环的正弦给定的幅值。 2)、三相共用一个电压外环，即三相电流给定值相等。 3)、电流内环分相控制，假设电网电流平衡对称，则应有： （5-136） 因此图5-24中只用两个电流环，而B相信号由A、C两相按式(5-136)合成获得。 4)、电流内环的给定值由来自电压调节器出端信号与来自电路4的同步信号(单位正弦波，分别与uA0和uC0同相位)在标量乘法器(电路6)相乘获得。 * 标量乘法器方案 5)、三相正弦调制信号在电路11与来自电路10 的功用三角形载波比较，并获得三项控制信号，如图5-22a和b所示（电路11兼具信号比较、锁存、分相、功放和电隔离等功能）； 6）、由于内环的动态响应速度远快于外环,因此双环的动态响应可近似独立，即当处理外环时可认为电流环已完全跟踪；在处理内环时可假定输出电压尚处于稳态，这种双环的思路对于简化电路设计很有好处。因为三相电压型电路的一般数学模型为时变的非线性高阶系统，直接用以进行设计将使工作变得过分复杂。 7)、与单相电路相仿，三相整流电路也可运行于λ=-1的状态，当负载为有源时，负载端储能经三相电路反馈回电网。 * 2．矢量控制方案 这一方案的确切名称是基于d—q轴的矢量控制方案。d—q轴是一种以指定速度转动的二相旋转坐标系。在交流电动机调速系统中，当采用按转子磁场定向的矢量控制方案时便会使用这种坐标系，因为转子是旋转的。但在静止的整流电路交流侧采用这种坐标系进行控制的原因就需要略加解释。 * 矢量控制方案 关于坐标变换：图5-25是基于小q轴矢量控制方案的结构图，由图可见，系统仍然采用双闭环结构，与图5-24相比，其区别仅在于电流内环。 图5-25 1-电压给定 ，2-电压调节器 ，3-电流调节器，4-三角函数运算 ，5-同步电路 ，6一三/二坐标变换，7一二/三坐标变换 8白输出直流电压检测，9---PWM信号生成 10-载波发生器 11一基波相移角给定 * 矢量控制方案按原设网压为对称分布正弦波并适当选择时间坐标，电网相电压可分别表示为： 电网各相电流基波： 式中，Φ是相电流基波对相电压的相位角。 （5-137） （5-138） * 矢量控制方案 迄今为止的分析仅涉及Φ=0或Φ= πrad，其实电路可在Φ为任意值下运行，为更全面了解本电路，设基波相位角为庐0电流滞后，若声0则为电流引前)。 由图5-25可见，和图5-24相仿，电压调节器2的输出量iR将作为电流幅度给定值与电流反馈值if相比较，但iR为直流量，在图5-24是将其与波形信号(单位正弦波)相乘，将iR转换成正弦波，但这不仅使电路复杂化，而且该正弦给定值的波形直接受到网压波动的影响，从而影响控制效果。 矢量控制则是利用坐标系的变换将if转化为直流量. * 矢量控制方案 若将A相电压定在静止两相坐标的α轴上， 可定义三相电压和电流的空间矢量，仿照式(3-158)有 将式(5-137)和式(5-138)分别代人式(5-139)和式(5-140)有: (1-139) (5-140) * 矢量控制方案 上式表明，电压和电流矢量在α-β坐标系中以角速度ω随时间按逆时针方向旋转，两者保持给定的相移角Φ。若设法将其移人旋转直角坐标系(d-q坐标系)，若该坐标系也以相同的角速度在空间按逆时针方向旋转，则定在该坐标中的电压空间矢量和电流空间矢量均为静止矢量，它们在坐标轴上的分量均为直流量。 (5-141) (5-142) * 矢量控制方案 图5-25中电路6便能实现上述坐标变换。以硬件方式时可采用矢量处理器(专用集成芯片)，它始用于交流电动机矢量调速系统，实现三相坐标系与直角坐标系之间的各种静止或旋转坐标变换，目前用得较多的有型号为AD2S100的芯片，它完成一次变换的时间为2μs。由图可见，电路6有两组输人信号：一是来自电流互感器的三相电流瞬时值；另是来自电路5的同步信号uy，，电路5由锁相环和计数器组成，其输入是电网电压。电路6的输出量是Id和Iq，它们分别是电流IN在d轴和q轴的分量并可表示为: * (2) 外扰下输出电压稳定分析 以负载电阻Ro突减的稳压调节为例。 设网压uN为恒值,系统工作于λ=1的状态，稳态下系统初值为Ro=Ro1，△u=uR-uf=0，u0=Uo；若Ro由R01突降为R02时，输出电压uo降并使反馈电压uf相应下降,△u0，电路4负向积分，输出电压uc的数值增大并使UL1Am增大，在ωLN为恒值条件下，这相当于电流给定值提高，于是IN和Io相继上升，uo也相应倒升，uf转为上升， △ u减小； * (2) 外扰下输出电压稳定分析 另外，