Vol.28 No.11 王久和等：电压型PM整流器直接功率控制系统主电路参数设计 。1093。 Ll =ωLpmax十UmUk Lp-+Lg-(wS.+i0S:)U (6) (14) L船 =LPmin-UmUdc L g=-@Lp-(uaSB-uBSa)Ud 根据式(5)得： 在稳态时，Uk=Ua”p=P=g= L出+Lln。=3u2 (7) 0,p=9=0,则由式(14)可得等效Soep SBeg 出-2兴(T为开关周期2为有功功 Udot lua Ma 2Lp-] 3ULe 7(15) 率滞环比较器滞宽)，则有： 直流电压的选择在满足负载要求的同时，必须满 2LH,(fap+fmip)=3U品 (8) 足控制交流侧电流波形的需要，即使交流电流不 /vp=fp十fap_3U2 发生畸变并可控在不考虑过调时，等效S= (9) 2 4LHp NJS十Saw< 上，可得 式中，fmap,minpfavp分别为对应于有功功率在 2 2Hp范围内的最高、最低及平均开关频率 1+ 16wL 同距根据式6)及鼎-2华(2，为无功功 RL RL 2 oL 2 2 oL 率滞环比较器滞宽)可得： N3RLUm N3RLUm ,-m- (16) 2 (10) 当R≥4L时，U存在，可由式(16)确定 式中，fmag,fming,fwg分别为对应于无功功率在 Uder 2Hg范围内的最高、最低及平均开关频率 23直流侧电容的选择 由于整流器输入电压空间矢量同时对p和q 直流电容的主要作用是稳定直流电压和抑制 进行调节，则开关频率平均值取favp和favg的几 直流侧谐波电压，同时在负载扰动时可减少直流 何平均值，即： 电压波动.对于电压型PWM整流器，应考虑在 3ptU品 严重负载变化时使直流电压波动在允许的范围内 fa dfavpf aq 8LHpHg (11) 选择直流电容器.对此，研究突加负载时直流电 由式(11)可得： 压波动与电容之间的关系. L=3upuUi 考虑负载电流由额定值Iw突增到IL情况. 8HpHafiv (12) 此情况下，为满足负载功率的要求，导致有功功率 由式(12)可以看出，当Ump(U)一定， 突增，直流电压下降.当S=一2/3时，由式 far的平方与电感L和HHg成反比，因而HHg (2)和式(4)可得有功功率最大上升速率和直流电 不能太小，以免faw过高：当UmL及HHg一定， 压最大下降速率为： pm(U)升高，f变高：当Um,pm(Ude)及L一 dp=上(15U+UmUa) dt L 定，fm变高，HHg就变小，当fw→oo时，HpHg→ (17) 0,则无动态跟踪偏差. -品。+四 dt 由于Um,pe,ω为定值，可根据选定的滞环 令to为突变开始时刻，则有式(17)的初始条 宽度HpHg及fax确定电感值L. 件： 2.2直流侧直流电压的选择 p(to)=pref 直流侧直流电压与交流电压、电感及负载有 关，下面从功率角度来进行分析.整流器在3两 0l=15U+uU) (18) 相静止坐标系中功率计算式为： Ude(to)=Ude r p=uaia十uBp (13) dUa =-1 g=uaiB-ugia dt F-六3Unm+1M (C略转R,的影响申式3)河得mal Pubis根据初始条件式8申式I7哥得最小真ki.ncL d q d t max =ωLpmax +Um Udc L d p dt min =ωLpmin -U mUdc (6) 根据式(5)得: L dp dt max +L d p d t min =3U 2 m (7) 令 d p d t = 2 Hp T (T 为开关周期 , 2Hp 为有功功 率滞环比较器滞宽),则有 : 2LHp(f max p +f minp)=3U 2 m (8) f av p = f max p +f min p 2 = 3U 2 m 4 LHp (9) 式中 , f max p , f minp , f av p分别为对应于有功功率在 2Hp 范围内的最高、最低及平均开关频率 . 同理, 根据式(6)及 dq dt = 2Hq T (2Hq 为无功功 率滞环比较器滞宽)可得 : f av q = f max q +f minq 2 = ωp ref 2 Hq (10) 式中, f max q , f minq , f av q分别为对应于无功功率在 2Hq 范围内的最高 、最低及平均开关频率. 由于整流器输入电压空间矢量同时对 p 和q 进行调节, 则开关频率平均值取 f av p和 f av q的几 何平均值 ,即: f av = f av pf avq = 3 ωp refU 2 m 8 LHpHq (11) 由式(11)可得: L = 3 ωp refU 2 m 8 HpHqf 2 av (12) 由式(12)可以看出 , 当 Um , p ref(Udc)一定, f av的平方与电感 L 和 HpHq 成反比, 因而 HpHq 不能太小 ,以免 f av过高;当 Um , L 及HpHq 一定 , pref(Udc)升高 , f av变高;当 Um , pref(Udc)及 L 一 定, f av变高, HpHq 就变小, 当 f av ※∞时, HpHq ※ 0 ,则无动态跟踪偏差 . 由于 Um , pref , ω为定值 ,可根据选定的滞环 宽度 HpHq 及 f av确定电感值 L . 2.2 直流侧直流电压的选择 直流侧直流电压与交流电压 、电感及负载有 关,下面从功率角度来进行分析.整流器在 αβ 两 相静止坐标系中功率计算式为 : p =uαiα+uβiβ q =uαi β -uβiα (13) 略去 R 的影响,由式(13)可得: L p · = 3 2 U 2 m +ωLq -(uαSα+uβSβ)Udc L q · =-ωLp -(uαS β -uβSα)Udc (14) 在稳态时, Udc =Udc, r , p =P ref = U 2 dc , r R L , q = 0 , p · =q · =0 , 则由式(14)可得等效 Sαeq , Sβeq: Sαeq Sβeq = 1 Udc ,r uα uβ - 2 ωLp ref 3U 2 m -uβ uα (15) 直流电压的选择在满足负载要求的同时 ,必须满 足控制交流侧电流波形的需要, 即使交流电流不 发生畸变并可控, 在不考虑过调时 , 等效 Seq = S 2 αeq +S 2 βeq <1 2 ,可得: 1 - 1 - 16 ω 2 L 2 R L 2 2 3 ωL R LUm <Udc ,r < 1 + 1 - 16 ω 2 L 2 R L 2 2 3 ωL R L Um (16) 当 R L ≥4 ωL 时 , Udc , r存在 ,可由式(16)确定 Udc , r. 2.3 直流侧电容的选择 直流电容的主要作用是稳定直流电压和抑制 直流侧谐波电压, 同时在负载扰动时可减少直流 电压波动.对于电压型 PWM 整流器, 应考虑在 严重负载变化时使直流电压波动在允许的范围内 选择直流电容器 .对此 ,研究突加负载时直流电 压波动与电容之间的关系 . 考虑负载电流由额定值 I LN突增到 I LM情况. 此情况下 ,为满足负载功率的要求 ,导致有功功率 突增 , 直流电压下降.当 S d =- 2/3 时, 由式 (2)和式(4)可得有功功率最大上升速率和直流电 压最大下降速率为: d p dt = 1 L (1.5U 2 m +UmUdc) d Udc d t =-1 C 2P 3Um +I LM (17) 令 t 0 为突变开始时刻 ,则有式(17)的初始条 件: p(t 0)=pref dp dt t 0 = 1 L (1.5U 2 m +Um Ur) Udc(t 0)=Udc , r dUdc d t t 0 =-1 C 3p ref 3Um +I LM (18) 根据初始条件式(18), 由式(17)可得最小直 Vol.28 No.11 王久和等:电压型 PWM 整流器直接功率控制系统主电路参数设计 · 1093 ·