1引言

三相電壓型PWM整流器的控制方式可分為直接電流控制和間接電流控制,。盡管間接電流控制的動態(tài)響應(yīng)不及直接電流控制,，但由于它開關(guān)機(jī)理清晰，不需要電流傳感器和電流控制回路,，所以PAC控制仍有一定的應(yīng)用場合,。間接電流控制[1]又稱幅值相位控制(PAC)，它對PWM整流器輸入電流進(jìn)行開環(huán)控制,。

2傳統(tǒng)的控制方案

圖1三相電壓型整流器主電路拓?fù)?/p>

三相電壓型PWM整流器主電路見圖1,。

圖中Vi、Vpi,、Li(其中i=a,b,c)分別是三相輸入電源電壓,、整流器輸入端電壓、輸入電感,，R為負(fù)載電阻,，C為輸出濾波電容。假定三相電路系統(tǒng)參數(shù)完全對稱且開關(guān)管均是理想的,不計(jì)輸入電阻,。

圖2傳統(tǒng)的PAC控制方案

間接電流控制是一種基于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型的控制策略,。傳統(tǒng)的PAC控制所依賴的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型是三相靜止坐標(biāo)系下的低頻數(shù)學(xué)模型，參見式（1）[2]：（1）

圖3單相基波相量圖

式中：ω為電網(wǎng)角頻率,；mi（i=a,b,c）為三相調(diào)制比,；Im為單位功率因數(shù)時輸入電流基波幅值；L=La=Lb=Lc,。

式(1)中的Im應(yīng)視作控制信號Im＊,，在穩(wěn)態(tài)時Vo即為Vref，于是由式(1)即產(chǎn)生了如圖2所示典型的控制方案,。

3 PAC控制方案

3.1

本文提出一種新的PAC控制方案,，該方案只檢測直流輸出電壓(這是實(shí)現(xiàn)電壓環(huán)控制所必需的)，使控制得到簡化,。分析時假定輸入電感L（輸入電感的電阻很小通?？珊雎裕㈦娫唇穷l率ω,、負(fù)載電阻R等均為已知,。

根據(jù)三相電壓型PWM整流器主電路各參數(shù)和控制參數(shù)間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系[3]可知,，在單位功率因數(shù)(φ=0°)且已知直流輸出電壓Vo的情況下，調(diào)制比m與調(diào)制角δ必須滿足下式（調(diào)制角的含義參見圖4）：δ=arcsin(2),。即單位功率因數(shù)時調(diào)制比m與調(diào)制角δ只與系統(tǒng)參數(shù)ω,、L、R等有關(guān),。同時,，當(dāng)給定輸入電源電壓與直流輸出電壓時，調(diào)制比m與調(diào)制角δ又滿足電壓傳輸比的約束關(guān)系[3]:

Gv==(3),， 式中：Vm為電網(wǎng)相電壓的幅值,。解式（2）和（3）可得：m=（4）

由式（4）可見，調(diào)制比m只與系統(tǒng)參數(shù)與電壓傳輸比Gv有關(guān),。

當(dāng)輸入交流電壓發(fā)生改變時,，必然會使Gv發(fā)生波動，通過電壓環(huán)的作用改變mr的值使其工作在另一穩(wěn)定工作點(diǎn),。當(dāng)電壓調(diào)節(jié)環(huán)使輸出電壓穩(wěn)定時,，則相應(yīng)的mr.,、δ必然既滿足電壓傳輸比的約束,，又滿足單位功率因數(shù)的約束。

設(shè)Vpm為三相輸入端基波相電壓的幅值,，穩(wěn)態(tài)時單位功率因數(shù)時的單相基波相量圖見圖3（下標(biāo)1,、2分別表示兩種不同的穩(wěn)態(tài)）。該控制方案的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行軌跡見圖3中的AB段,，最后系統(tǒng)工作于滿足電壓傳輸比的某一點(diǎn),。

因此，可以通過電壓環(huán)的調(diào)節(jié)作用獲取所需的調(diào)制比mr.(PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵,，而在圖2所示的傳統(tǒng)控制方案中電壓環(huán)的作用是產(chǎn)生Im＊),，按照單位功率因數(shù)運(yùn)算法則〔式（2）〕可確定期望的δ，而它的實(shí)現(xiàn)又可避開檢測輸入電壓,。

3.2

為驗(yàn)證上述方案,，本文用Saber5.1進(jìn)行了仿真。假定系統(tǒng)參數(shù)為,，Vm=311V,，L=5mH，C=1000μF,，

圖4一種新的PAC控制方案原理圖

該控制方案的原理如圖4所示,。從圖4可見，該方案不需檢測輸入電壓,，只需提供電源電壓的同步信號即可,。PI調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)限幅后作為調(diào)制比參考信號mr,，由mr根據(jù)單位功率因數(shù)控制算法確定出相應(yīng)的δ。

(a)Vo的波形

(b)Va,、ia的波形

(c)三相調(diào)制電壓波形

圖5新型PAC控制方案的仿真波形

仿真波形見圖5,，由仿真可知m=0.79,δ=20°,由此可見，理論分析與仿真結(jié)果基本一致,。R=15Ω,，設(shè)計(jì)的電壓調(diào)節(jié)器為PI調(diào)節(jié)器：0.8＋0.4/s,開關(guān)頻率為20kHz，輸出電壓為600V,。

4結(jié)語

相對傳統(tǒng)方案而言,，PAC控制方案不需檢測輸入電源電壓，控制簡單,，硬件成本隨之降低,，也體現(xiàn)了PAC控制的優(yōu)點(diǎn)。因此該方案可以得到廣泛的應(yīng)用,。