基于虚拟磁链定向矢量控制的三电平PWM整流器仿真研究

时间:2012-03-20来源:网络
如图1所示,将电网和电抗器一起视为一个虚拟的交流电机。网侧电压ea、eb、ec等效为虚拟电机定子绕组的反电势,网侧电抗器中的等效电感Ls和等效电阻Rs分别代表定子漏感和定子电阻。由此,在αβ坐标系下,可求得此电机的虚拟气隙磁链为:

(3)

式中:

忽略电抗器电阻Rs,将式(1)代入式(3),可得:

(4)

对于三电平PWM整流器,其交流侧电压v可以通过两个直流母线电容电压Vdc1和Vdc2以及三相桥臂开关状态计算得到:

(5)

通过式(5)可以得到v,然后由式(4)即可在无网侧电压传感器的情况下求得虚拟磁链Ψ。

虚拟磁链计算式(4)中没有微分项,而且对电压的积分运算还可以滤除高频扰动;此外,由于磁链是连续量,相对于桥臂交流侧PWM形式的电压,更适合作为反馈量参与控制。因此,对于三电平PWM整流器VOC策略,引入虚拟磁链不仅能实现无网侧电压传感器,而且对网侧电压的扰动具有一定的抑制作用。

3虚拟磁链定向矢量控制

在三电平PWM整流器的VOC策略中,检测网侧电压的目的是得到其相位,以提供旋转变换的角频率及初始位置。引入虚拟磁链后,由式(3)可知,Ψ滞后e90°。因此,无论是以磁链定位,或是根据磁链相位求得电压相位,两者均可以实现无网侧电压传感器的矢量控制。

图2给出了三电平PWM整流器虚拟磁链定向矢量控制(VirtualFluxorientedcontrol/VFOC)框图。

图2VFOC控制框图

通过检测直流侧母线上下电容电压,得到中点电位信息母线电压Vdc,Vdc和给定参考Vdc*比较,其误差经过PI调节器得到有功电流参考量id*,无功电流参考量iq*在单位功率因数下设为零。通过采样的网侧电流ia、ib以及整流桥直流侧上下电容电压Vdc1、Vdc2,由式(4)观测虚拟磁链。根据观测到的磁链得到旋转变换的参考角度θr。此外,有功电流及无功电流参考id*值分别与反馈值id和iq比较,经PI调节器输出参考电压矢量vd*和vq*。对此参考矢量进行反旋转变换,得到整流桥交流侧的控制量。由此,可采用具有中点平衡功能的三电平SVM调制策略得到三相桥臂的开关信号Sa、Sb、Sc,控制整流桥工作。

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关键词: 三电平 PWM整流器 虚拟磁链控制

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