许宇翔等：不平衡输入三相-单相矩阵变换器电流解耦控制策略 ·951· 3-1MC实验样机，分别进行了稳态和瞬态实验，表1 电流波形，图8(b)为控制策略①在工况①下的输出侧 给出了仿真与实验参数，其中，四步换流步长为2.68 与补偿侧电压、电流实验波形.由该图可得，单网侧 μs,开关频率为10kHz. 电流反馈控制策略无法有效抑制不平衡电压对输入电 图8为单网侧电流反馈控制策略（策略①）在不 流与输出电压的影响，三相输人电流波形呈明显不对 平衡条件下的稳态输入电流i,、、i.与输出电压u.实 称和畸变，输出电压波形含一定谐波分量，该结果与图 验波形，图8(a)为控制策略①在工况①下的网侧输入 4仿真分析一致. b 10a) 5 -10 0.100.110.120.130.140.150.160.170.180.190.20 时间/s 0.100.110.120.130.140.150.160.170.180.190.20 时间/s 图8策略①在工况①条件下的输入输出实验波形.(a)三相输入电流稳态实验波形：(b)输出侧与补偿侧稳态实验波形 Fig.8 Experimental waveforms obtained using strategy D under condition O:(a)input current steady-state waveforms;(b)output and compensa- ted-side steady-state waveforms 图9为本文所提电流解耦双闭环控制（策略②） 形，与图8相比较，三相输入电流中的低次谐波得到明 在工况①条件下的三相稳态输入电流与输出电压波 显抑制，输出电压波形质量得到改善 10a) 0 -5 -10 0.100.110.120.130.140.150.160.170.180.190.20 时间s 0.100.110.120.130.140.150.160.170.180.190.20 时间/s 图9策略②在工况①条件下的实验波形.()三相输入电流稳态实验波形：(b)输入与输出稳态实验波形 Fig.9 Experimental waveforms obtained using strategy 2 under condition (a)input current steady-state waveforms;(b)input and output steady-state experimental waveforms 图10为系统在策略②由平衡输入切换到不平衡 状态，动态响应过程很短，无明显振荡，表明本文所提 工况②的瞬态过程，其中一相电压有效值由18V突减 控制策略能有效抑制不平衡对输入电流与输出电压的 为12V时，输出电压与输入电流均能较快的达到稳定 影响，动态响应过程短，该结果与仿真分析一致 ( 突变点 突变点 0.100.110.120.130.140.150.160.170.180.190.20 0.100.110.120.130.140.150.160.170.180.190,20 时间s 时间/s 图10策略②由平衡切换到工况②的瞬态响应实验波形.(a)输出电压与输入电流瓣态波形：(b)输人电流瞬态波形 Fig.10 Transient response waveforms obtained using strategy 2 with balanced input to condition 2:(a)transient waveforms of output voltage and input current ;(b)transient waveform of input current 4结论 对输入电流与输出电压的影响，同时采用输出电压 加权合成的外环控制，与电流解耦内环组成级联协 研究了3-1MC基于功率补偿的输人电压不平衡 调控制使系统获得了较好的动态响应能力.仿真与 状态下的控制策略，提出了dg旋转坐标轴下的 实验结果均表明，所提控制策略能有效抑制3-1MC 3-1MC输入电流双解耦闭环控制，通过对网侧输人 不平衡输入下网侧输入电流谐波，同时能提高输出 有功功率二倍频脉动量的抑制，达到了消除不对称 电压波形质量.许宇翔等: 不平衡输入三相鄄鄄单相矩阵变换器电流解耦控制策略 3鄄鄄1MC 实验样机,分别进行了稳态和瞬态实验,表 1 给出了仿真与实验参数,其中,四步换流步长为 2郾 68 滋s,开关频率为 10 kHz. 图 8 为单网侧电流反馈控制策略(策略淤) 在不 平衡条件下的稳态输入电流 i a、i b 、i c与输出电压 uo实 验波形,图 8(a)为控制策略淤在工况淤下的网侧输入 电流波形,图 8(b)为控制策略淤在工况淤下的输出侧 与补偿侧电压、电流实验波形. 由该图可得, 单网侧 电流反馈控制策略无法有效抑制不平衡电压对输入电 流与输出电压的影响,三相输入电流波形呈明显不对 称和畸变,输出电压波形含一定谐波分量,该结果与图 4 仿真分析一致. 图 8 策略淤在工况淤条件下的输入输出实验波形 郾 (a)三相输入电流稳态实验波形; (b)输出侧与补偿侧稳态实验波形 Fig. 8 Experimental waveforms obtained using strategy 淤 under condition 淤: (a) input current steady鄄state waveforms; (b) output and compensa鄄 ted鄄side steady鄄state waveforms 图 9 为本文所提电流解耦双闭环控制(策略于) 在工况淤条件下的三相稳态输入电流与输出电压波 形,与图 8 相比较,三相输入电流中的低次谐波得到明 显抑制,输出电压波形质量得到改善. 图 9 策略于在工况淤条件下的实验波形 郾 (a)三相输入电流稳态实验波形; (b) 输入与输出稳态实验波形 Fig. 9 Experimental waveforms obtained using strategy 于 under condition 淤: ( a) input current steady鄄state waveforms; ( b) input and output steady鄄state experimental waveforms 图 10 为系统在策略于由平衡输入切换到不平衡 工况于的瞬态过程,其中一相电压有效值由 18 V 突减 为 12 V 时,输出电压与输入电流均能较快的达到稳定 状态,动态响应过程很短,无明显振荡,表明本文所提 控制策略能有效抑制不平衡对输入电流与输出电压的 影响,动态响应过程短,该结果与仿真分析一致. 图 10 策略于由平衡切换到工况于的瞬态响应实验波形 郾 (a)输出电压与输入电流瞬态波形; (b)输入电流瞬态波形 Fig. 10 Transient response waveforms obtained using strategy 于 with balanced input to condition 于: (a) transient waveforms of output voltage and input current ; (b) transient waveform of input current 4 结论 研究了 3鄄鄄1MC 基于功率补偿的输入电压不平衡 状 态 下 的 控 制 策 略, 提 出 了 dq 旋 转 坐 标 轴 下 的 3鄄鄄1MC输入电流双解耦闭环控制,通过对网侧输入 有功功率二倍频脉动量的抑制,达到了消除不对称 对输入电流与输出电压的影响,同时采用输出电压 加权合成的外环控制,与电流解耦内环组成级联协 调控制使系统获得了较好的动态响应能力. 仿真与 实验结果均表明,所提控制策略能有效抑制 3鄄鄄1MC 不平衡输入下网侧输入电流谐波,同时能提高输出 电压波形质量. ·951·