·286· 工程科学学报，第38卷，第2期 阶低通 幅值重构 滤波 IACt jo 相位重构 必* GOo π2 sin 阶低道 幅值重构 滤波 IAG(jo 图2虚拟磁链矢量重构器 Fig.2 Scheme of virtual flux vector reconstruction 在0.1s时刻，将负载电阻突变到502，以测试不 同虚拟磁链观测方法下的系统动态性能.采用一阶低 通滤波方法仿真结果如图6所示.由图6(a)和(b)可 电压型肤爽 知，整流器网侧电压电流虽然同相位，但网侧电流总谐 调制整流桥 波畸变率较大，为4.13%.采用虚拟磁链矢量重构器 电流测量与虚拟 空问矢量 的仿真结果如图7所示.由图7(a)可知，在负载突变 磁链矢量重构器 脉宽调制 时，整流器网侧a相电流能快速进入稳态，且与电压同 相位，实现单位功率因数控制.由图7(b)可知，网侧 坐标变换 电流总谐波畸变率为1.39%，其三次谐波和五次谐波 幅值明显小于一阶低通滤波方法 同时，对比图6(c)和图7(c)可知，在0.1s时刻， 瞬时功率 估算 将负载电阻突变到50Ω后，基于一阶低通滤波方法的 1-0 VF0DPC系统电压降幅在20V左右，约在0.13s恢复 到直流母线电压给定值500V.相比之下，基于矢量重 图3基于矢量重构电压型脉宽调制整流器VFO-DPC系统 构方法的VFO-DP℃系统电压降大约为12V,且电压恢 Fig.3 Diagram of the VFO-DPC system based on virtual flux vector 复实际较一阶低通滤波方法提高10ms左右.可见，通 reconstruction 过矢量重构技术优化的虚拟磁链观测方法能够使电压 差，且稳态时误差继续存在：而使用矢量重构器观测出 型脉宽调制整流器获得更好地直流母线电压动态响应. 的磁链定向角磁链定向角φ在经过震荡后，能迅速稳 为验证在系统参数摄动的情况下，采用矢量重构 定到理想磁链角附近，且在0.06s时能与理想磁链角 技术的电压型脉宽调制整流器系统的可靠性和有效 曲线基本重合 性，本文做了相关仿真实验.在系统其他参数不变的 3.2系统仿真 情况下，分别改变整流器交流侧输入电感L和等效电 利用MATLAB软件在Matlab/Simulink中按照图3 阻R的值进行了仿真验证，结果如图8所示.图8(a) 所示构建电压型脉宽调制整流器VFO-DPC控制仿真 为交流侧等效电阻值摄动（等效电阻值由R逐步摄动 平台.仿真参数如下：三相电源相电压为220V,频率 到2R)时，整流器直流母线电压波形：图8(b)为交流 为50Hz,交流侧输入电感为2.5mH,等效电阻为 侧输入电感值摄动（输入电感值由L逐步摄动到2L) 0.22,直流侧电容为4000μF、阻性负载为1002，开关 时，整流器直流母线电压波形图.由图8可知，在参数 频率5kHz,给定直流母线电压uk为500V. 摄动时，直流母线电压均能较快地收敛到给定电压值，工程科学学报，第 38 卷，第 2 期 图 2 虚拟磁链矢量重构器 Fig． 2 Scheme of virtual flux vector reconstruction 图 3 基于矢量重构电压型脉宽调制整流器 VFO-DPC 系统 Fig． 3 Diagram of the VFO-DPC system based on virtual flux vector reconstruction 差，且稳态时误差继续存在; 而使用矢量重构器观测出 的磁链定向角磁链定向角 φ 在经过震荡后，能迅速稳 定到理想磁链角附近，且在 0. 06 s 时能与理想磁链角 曲线基本重合． 3. 2 系统仿真 利用 MATLAB 软件在 Matlab / Simulink 中按照图 3 所示构建电压型脉宽调制整流器 VFO-DPC 控制仿真 平台． 仿真参数如下: 三相电源相电压为 220 V，频率 为 50 Hz，交流侧输入电感为 2. 5 mH，等 效 电 阻 为 0. 2 Ω，直流侧电容为 4000 μF、阻性负载为 100 Ω，开关 频率 5 kHz，给定直流母线电压 udc为 500 V． 在 0. 1 s 时刻，将负载电阻突变到 50 Ω，以测试不 同虚拟磁链观测方法下的系统动态性能． 采用一阶低 通滤波方法仿真结果如图 6 所示． 由图 6( a) 和( b) 可 知，整流器网侧电压电流虽然同相位，但网侧电流总谐 波畸变率较大，为 4. 13% ． 采用虚拟磁链矢量重构器 的仿真结果如图 7 所示． 由图 7( a) 可知，在负载突变 时，整流器网侧 a 相电流能快速进入稳态，且与电压同 相位，实现单位功率因数控制． 由图 7( b) 可知，网侧 电流总谐波畸变率为 1. 39% ，其三次谐波和五次谐波 幅值明显小于一阶低通滤波方法． 同时，对比图 6( c) 和图 7( c) 可知，在 0. 1 s 时刻， 将负载电阻突变到 50 Ω 后，基于一阶低通滤波方法的 VFO-DPC 系统电压降幅在 20 V 左右，约在 0. 13 s 恢复 到直流母线电压给定值 500 V． 相比之下，基于矢量重 构方法的 VFO-DPC 系统电压降大约为 12 V，且电压恢 复实际较一阶低通滤波方法提高 10 ms 左右． 可见，通 过矢量重构技术优化的虚拟磁链观测方法能够使电压 型脉宽调制整流器获得更好地直流母线电压动态响应． 为验证在系统参数摄动的情况下，采用矢量重构 技术的电压型脉宽调制整流器系统的可靠性和有效 性，本文做了相关仿真实验． 在系统其他参数不变的 情况下，分别改变整流器交流侧输入电感 L 和等效电 阻 Ｒ 的值进行了仿真验证，结果如图 8 所示． 图 8( a) 为交流侧等效电阻值摄动( 等效电阻值由 Ｒ 逐步摄动 到 2Ｒ) 时，整流器直流母线电压波形; 图 8( b) 为交流 侧输入电感值摄动( 输入电感值由 L 逐步摄动到 2L) 时，整流器直流母线电压波形图． 由图 8 可知，在参数 摄动时，直流母线电压均能较快地收敛到给定电压值， · 682 ·