功率因數(shù)閉環(huán)控制的PWM整流器設(shè)計(jì)
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三相整流器的控制應(yīng)該達(dá)到如下要求：1）直流端電壓穩(wěn)定；2）線電流正弦；3）功率因數(shù)可控。整流器直流電壓的調(diào)節(jié)是通過(guò)調(diào)節(jié)交流側(cè)電流實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)三相坐標(biāo)系下整流器的數(shù)學(xué)模型，由電流正弦和功率因數(shù)的要求，設(shè)給定電流為：
(2) 式中 為電壓復(fù)制給定； 代表A，B，C三相。在理想狀態(tài)下，忽略線路損耗、電流電壓正選對(duì)稱，且直流端電壓恒定的情況下，根據(jù)功率平衡的原則有：
(3) 式中 為相電壓幅值； 為設(shè)定功率因數(shù)。所以：
(4)一般地，對(duì)直流電壓得調(diào)節(jié)是用PI調(diào)節(jié)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了能起到調(diào)節(jié)直流端電壓的作用，線電流幅值的給定還要加上直流端電壓實(shí)際值和給定值差值的比例譏諷調(diào)節(jié)值，即：
(5)本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/191945.htm3. 主電路設(shè)計(jì)
主電路拓?fù)湟呀?jīng)在圖1中給出，對(duì)主電路的設(shè)計(jì)主要是指對(duì)主電路中儲(chǔ)能元件，即交流側(cè)電感和直流側(cè)電容參數(shù)的選擇。
交流側(cè)電感的選擇需滿足以下3 點(diǎn)要求[2]：①電感上壓降盡可能小，一般不大于電源額定電壓的30 %；②在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)交流側(cè)電流的最大超調(diào)量盡可能小，一般小于交流側(cè)額定電流的10 %；③交流側(cè)電流THD（total harmonic distortion 電流畸變率）盡可能小，一般規(guī)定一個(gè)上限，本文中定為交流側(cè)額定電流的5 %。
直流電容的選擇是三相PWM整流電路設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),選擇的是否合適將直接影響系統(tǒng)的特性及安全性。由參考文獻(xiàn)[ ]直流側(cè)電容的取值范圍為：
(6)
根據(jù)以上結(jié)論[3]，確定的主電路參數(shù)為：
La=Lb=Lc=2mH；
Ra=Rb=Rc=2Ω；
Cd=1000μF;
Vdc=400V；
交流電源為三相Sm=220V；
直流側(cè)負(fù)載RL=50Ω。
4. 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)如圖2所示，可視為公率因數(shù)、交流電流串級(jí)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。其中電流反饋和電流跟蹤控制器構(gòu)成內(nèi)環(huán)[1]，利用電流跟蹤控制控臺(tái)響應(yīng)好，跟蹤精度高，魯棒性強(qiáng)，瞬時(shí)響應(yīng)無(wú)直流偏移量等優(yōu)勢(shì)，保證交流電流嚴(yán)格復(fù)現(xiàn)三相參考電流。外環(huán)則由公率因數(shù)反饋和功率因數(shù)控制器構(gòu)成，使系統(tǒng)在設(shè)定的功率因數(shù)下工作達(dá)到消除無(wú)功功率的目的。
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