一种PWM整流器启动冲击电流改进抑制策略

发布时间：2021-06-23 23:19

　　传统三相电压源型脉宽调制（PWM）整流器常采用双闭环控制策略,但在PWM整流器启动过程中母线电压迅速上升,导致瞬时冲击电流过大,使开关管承受极大电流应力,降低系统运行可靠性与安全性。针对该问题,根据PWM整流器数学模型,结合前馈解耦控制策略,探究PWM整流器启动过程产生瞬时冲击电流的成因;基于主动控制的思想,提出一种预充电-缓给定混合控制的冲击电流抑制方法,使参考电压平稳过渡到给定值,实现分段启动PWM整流器,从根本上降低整流器启动冲击电流,仿真与实验结果验证了所提策略的正确性与有效性。 

【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(08)北大核心CSCD

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

图４直流侧参考电压给定曲线示意图??Ｆｉｇ．?４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＤＣ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?ｃｕｒｖｅ??

ｖｏｌｔａｇｅ?ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?ｃｕｒｖｅ??５?仿真与实验验证??５．１仿真结果??为了验证所提控制策略的正确性，搭建仿真??模型对系统进行了测试。系统主要仿真参数如下：??￡ａ＝￡ｂ＝￡ｃ＝２２０?Ｖ，?ｔ／＾７００?Ｖ，?Ｌ＝１．３５?ｍＨ，?Ｃ＝３?０００?｜ｊｌＦ?，??／？Ｌ＝４９ｎ，开关频率／＝１０ｋＨｚ。图５所不为系统整??体控制框图。??设定充电电压为（Ｖ；然后由平稳过渡到ｔｖ，??则过渡曲线设从ｆＶ过渡到的时??间为缓给定时间ｔｓ，则ｆ／ｆ缓给定过程如图２所示。??（１１）??０．５?Ｃ／ｆ??０．５／，??图２?Ｒ缓给定曲线??Ｆｉｇ．?２?Ｕ｛?ｓｌｏｗ?ｇｉｖｅｎ?ｃｕｒｖｅ??ｔ／ｆ缓给定曲线由组成，々，＊３为二次??函数曲线，并且关于ｍ点中心对称，＆为直线。根??据图２，可得％的表达式为：??Ｘｉ＝Ｕｆ２／（２ｔｉｔ２），?ｘ２＝Ｕｉｔ／ｔ２－Ｕｆｔ＼／（２ｔ２）??ｘ３＝－Ｕ！（ｔ－ｔ，）２／（２ｔ１ｔ２）＋Ｕｌ??其对应曲线的斜率为：??ｋｘ＝Ｕ（ｌ｛ｔｉｈ），?ｋ２＝Ｕ，／ｔ２，?（１２）??由于曲线关于ｍ点中心对称，故在越??大的情况下，曲线的斜率将越小，越有利??于抑制冲击电流。根据式（１２）分析可知，在＆固定??不变的条件下Ａ越小，Ａ?２将越小，但是Ａ?ｉ和３会??越大。故在ｔｓ不变的前提下，取两组不同＾值，得??到如图３所示的曲线示意图，其中＊４为在ｑｒ＾／１０??时的缓给定曲线，＆为在＾＝？８／３时的缓给定曲线。??Ｆｉｇ．?３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｌｏｗ?ｇｉｖｅｎ?ｃｕｒｖｅ?ｉｎ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔ＼?ｖａｌｕｅｓ??经计算，曲线

第５４卷第８期??２０２０年８月??电力电子技术??Ｐｏｗｅｒ?Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ??Ｖｏｌ．５４，?Ｎｏ．８??Ａｕｇｕｓｔ?２０２０??图５系统控制框图??Ｆｉｇ．?５?Ｓｙｓｔｅｍ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ??图６ａ，ｂ分别为ＰＷＭ整流器采用直接启动和??釆用不控整流切换到ＰＷＭ整流的仿真结果。??图６仿真波形??Ｆｉｇ．?６?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ??分析图６ａ，ｂ可知：三相电压源型ＰＷＭ整流??器采用直接启动方式时，直流侧输出电压稳定，但??是交流侧输入电流基波幅值较大，冲击电流峰值??非常大，易损坏功率器件；采用不控整流切换到??ＰＷＭ整流控制方案时，直流侧输出电压稳定，但??是在切换过程中，仍会产生较大冲击电流，峰值约??为１３０?Ａ，因此采用该控制策略并不能抑制ＰＷＭ??整流器启动瞬时冲击电流。??图７ａ所示为预充电－缓给定混合控制仿真结??果，系统在０．２?ｓ时由预充电过程切换到缓给定过??程，其中缓给定时间ｔｓ＝２５?ｍｓ；将缓给定时间ｔｓ增??加到４０?ｍｓ时，其仿真结果如图７ｂ所示。??图４直流侧参考电压给定曲线示意图??Ｆｉｇ．?４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＤＣ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?ｃｕｒｖｅ??５?仿真与实验验证??５．１仿真结果??为了验证所提控制策略的正确性，搭建仿真??模型对系统进行了测试。系统主要仿真参数如下：??￡ａ＝￡ｂ＝￡ｃ＝２２０?Ｖ，?ｔ／＾７００?Ｖ，?Ｌ＝１．３５?ｍＨ，?Ｃ＝３?０００?｜ｊｌＦ?，??／？Ｌ＝４９ｎ，开关频率／＝１０ｋＨｚ。图５所不为系统整??体控制框


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