雙PWM變流器中PI參數(shù)的設(shè)計(jì)分析

以A相為例，

把式(4a)、(4b)、(4c)分別代入式(1)、(2)、(3)中，有:
     

由于系統(tǒng)是三相三線制，有:
  

由(5)+(6)+(7)整理得:
    

設(shè)V*為橋臂中點(diǎn)電壓矢量, V為三相電源電壓矢量, 則
 

其中: T為開(kāi)關(guān)周期。

3  PI調(diào)節(jié)器參數(shù)的設(shè)計(jì)
    雙向PWM變流器一般是雙閉環(huán)控制，內(nèi)環(huán)電流環(huán)的三相參考電流信號(hào)由外環(huán)電壓環(huán)通過(guò)PI調(diào)節(jié)器獲得，如圖2所示。

圖2      PI調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)圖(m=a,b,c)

在圖(1)中，由式(4)和式(11)可解得:
     

定義開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量S，有:
     又因?yàn)?
  

由于系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化時(shí)，母線電壓是個(gè)變化量，用u0表示變化量，所以上式為:
    V*=u0×S    (15)  
把式(15)代入式(11)得:

上式電壓矢量V用向量形式表示，即V=Eejωt
當(dāng)系統(tǒng)處于單位功率因數(shù)工作時(shí), 輸入側(cè)電流相位應(yīng)為:
    I = IS(t) ejωt   (17)
由圖2得:
 

對(duì)(18)是進(jìn)行求導(dǎo)得:
   

由圖(1)得: 
   

進(jìn)一步分析，直流側(cè)電流i可由雙極性二值邏輯開(kāi)關(guān)矢量S和交流側(cè)電流矢量I描述得:
   

式中:S*、I*表示S、I的共軛復(fù)矢量。
由式(16)得:
     

由式(20)、(21)、(22)得:
     

定義狀態(tài)變量:
   

所以

對(duì)式(26)、(27)在工作點(diǎn)()處進(jìn)行線性化處理:
        

因此，系統(tǒng)的特征方程為:
       

由勞斯穩(wěn)定判定可解:
    

4  試驗(yàn)結(jié)果
    結(jié)合理論分析和多次樣機(jī)試驗(yàn), 整個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)所選如下:輸入相電壓為220V時(shí), 輸入電感為4mH, 濾波電容為10000μF, 母線電壓為600V, 用87C196MC作為控制器芯片, 在程序設(shè)計(jì)中的PI參數(shù)依據(jù)上面所述確定一組參數(shù)，試驗(yàn)結(jié)果如下, 其中圖3是整流狀態(tài), 圖4是能量回饋狀態(tài)。

圖3    整流狀態(tài)相電壓電流圖

圖4     能量回饋相電壓電流圖

5  結(jié)束語(yǔ)
    PWM變流器具有輸入波形好，功率因數(shù)高。對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)是從系統(tǒng)內(nèi)部主動(dòng)的解決諧波污染問(wèn)題。通過(guò)多次的樣機(jī)試驗(yàn)，所設(shè)計(jì)雙PWM變流器是可行的。