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        三相PWM整流器核心算法讲解

        2020-11-10 16:20:22

        三相PWM整流器在dq轴上的数学模型如下图所示。


        常规算法采用前馈解耦控制算法,算法模型如下图所示。


        将图1和图2结合起来,得到电流环的控制模型,如下图所示。


        交流侧物理电路如下图所示。其中Lg为网侧寄生电感,Cx为整流器输入X电容,L为整流器滤波电感。


        离散化控制模型如下图所示。其中速率转换模型对应AD采样,1/z对应一个控制周期的延时,Ug为交流输入电压,Ua为X电容上电压,iL为交流电感上电流,icx为X电容上电流。


        以下案例中取L=400uH,Cx=10uF,开关频率f=50kHz,先不加控制器,绘制系统开环波特图如下图所示。


        相位-180°对应频率1/6fs(8.23kHz),相位-135°对应频率1/12fs。按照相位裕度-45°计算,控制器的开环增益与系统在相位-135°的增益相互抵消,即,在角频率处,PI控制器的增益为Kp,即。为了尽量减小PI控制器对相位的滞后影响,取控制器的转折角频率,处对应的相位为-45°,即,由此计算得到。根据此公式计算得到PI参数,得到系统的开环波特图如下图所示。从下图知,系统的相位裕度为39°,带宽为7.83kHz,即1/6fs。


        根据以上的理论计算,在仿真模型上验证,得到电交流侧电流的频谱图如下图所示,总谐波为4.51%。


        实际应用中考虑死区影响,交流侧电流频谱图如下图所示。与上图相比,谐波明显变大,总谐波由4.51%增加到5.36%,尤其是5次、7次、11次和13次谐波明显增大。为了减小谐波,需要针对特定频率进行谐波抑制,具体在下一章节讲解。


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