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    三相PWM整流器核心算法講解

    2020-11-10 16:20:22

    三相PWM整流器在dq軸上的數(shù)學(xué)模型如下圖所示。


    常規(guī)算法采用前饋解耦控制算法,算法模型如下圖所示。


    將圖1和圖2結(jié)合起來,得到電流環(huán)的控制模型,如下圖所示。


    交流側(cè)物理電路如下圖所示。其中Lg為網(wǎng)側(cè)寄生電感,Cx為整流器輸入X電容,L為整流器濾波電感。


    離散化控制模型如下圖所示。其中速率轉(zhuǎn)換模型對應(yīng)AD采樣,1/z對應(yīng)一個控制周期的延時,Ug為交流輸入電壓,Ua為X電容上電壓,iL為交流電感上電流,icx為X電容上電流。


    以下案例中取L=400uH,Cx=10uF,開關(guān)頻率f=50kHz,先不加控制器,繪制系統(tǒng)開環(huán)波特圖如下圖所示。


    相位-180°對應(yīng)頻率1/6fs(8.23kHz),相位-135°對應(yīng)頻率1/12fs。按照相位裕度-45°計算,控制器的開環(huán)增益與系統(tǒng)在相位-135°的增益相互抵消,即,在角頻率處,PI控制器的增益為Kp,即。為了盡量減小PI控制器對相位的滯后影響,取控制器的轉(zhuǎn)折角頻率,處對應(yīng)的相位為-45°,即,由此計算得到。根據(jù)此公式計算得到PI參數(shù),得到系統(tǒng)的開環(huán)波特圖如下圖所示。從下圖知,系統(tǒng)的相位裕度為39°,帶寬為7.83kHz,即1/6fs。


    根據(jù)以上的理論計算,在仿真模型上驗證,得到電交流側(cè)電流的頻譜圖如下圖所示,總諧波為4.51%。


    實際應(yīng)用中考慮死區(qū)影響,交流側(cè)電流頻譜圖如下圖所示。與上圖相比,諧波明顯變大,總諧波由4.51%增加到5.36%,尤其是5次、7次、11次和13次諧波明顯增大。為了減小諧波,需要針對特定頻率進(jìn)行諧波抑制,具體在下一章節(jié)講解。


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