关键词:
双PWM整流器
单位功率因数
直流电流控制
SVPWM
摘要:
随着工业自动化的快速发展,异步电机的使用范围也逐步扩大,大约1/3的电量消耗在驱动风机,水泵,压缩机等电机设备上,电机作为耗电非常大的设备,如何提高电机对电能的利用率,在当下能源紧缺的今天具有十分重要的经济意义。近年来随着变频技术的发展,使得异步电机的应用更为广泛,有着直流电机无法比拟的优势。现如今交流变频调速已成为异步电机应用最为普遍及发展前途的调速方法,具有起动电流小,调速范围较大,节电效果好的优良特点。虽然变频调速有诸多优点,但也存在一些问题,网侧电流的高次谐波含量大,不仅降低了电能质量,还会使电机发热,增加额外损耗。在传统变频器的整流环节,大多采用简单的不控整流或相控整流。存在不可控,调压范围有限,功率因数低,能量无法回馈的缺点。双PWM变频调速系统,引进PWM整流代替传统整流,以善网侧电流波形为目的,降低其中的高次谐波,提高功率因数,节约能源。双PWM变频调速系统包含整流与逆变两部分,两者在控制上均采用PWM技术。由于变频调速技术相对已经较为成熟,本文主要针对PWM整流进行深入分析。本文整流部分以三相电压源型PWM整流器(VSR)作为研究对象,首先介绍和分析了其拓扑结构,然后推导出三相VSR在三相静止(a,b,c)坐标系和两相(d,q)旋转坐标系下的数学模型;介绍了三相电压型PWM整流器的直接电流控制,本文主要针对直接电流控制的三种控制策略,即滞环电流控制,固定开关频率的电流控制以及同步矢量PID控制展开论述;为研究三种电流控制策略在双PWM变频调速系统中的性能,本文分析各自的控制原理并设计搭建直流侧电压为600V的仿真模型,作为后续的PWM逆变器提供直流电压输入。矢量控制是目前交流电动机的先进控制方式,因此PWM逆变部分采用SVPWM控制的异步电机调速策略。仿真部分,先进行PWM整流带电阻负载仿真,然后再进行双PWM联合仿真,分析不同电流控制策略下的相电压,相电流及直流电压在电机启动和加速时的响应情况。