与现行功率控制相比,功率解耦控制使整流器具有如下优点: (1)更快速的功率和直流电压跟踪能力; (2)更好的静态性能; (3)抗负载扰动能力强。 缺点:
(1)算法复杂;
(2)控制效果依赖于估计参数值Ra1、Ra2 的准确性。 3.7 基于双开关表的直接功率控制
传统开关表是建立在对有功功率和无功功率同时作用的基础上的,即同一个电压矢量要同时兼顾有功功率和无功功率的调节,但这种兼顾实际上很难完美实现,更多的情况是所选电压矢量对一方的调节能力强而对另一方的调节能力弱,从而导致系统整体跟踪速度缓慢。
双开关表是针对有功功率与无功功率独立调节控制的开关矢量表[2]。从一定意义上讲双开关表的运用降
低了有功功率和无功功率的耦合度。其控制思路是在一个控制周期中,如果要增强对有功的调节能力,就增加有功开关表的作用时间,减小无功开关表的作用时间,反之亦然。图9 为基于双开关表的直接功率控制系统框图。
基于双开关表DPC 控制策略解决了传统DPC 单一逻辑开关表进行功率调节时导致启动暂态过程中直流电压、功率出现较大波动,稳态负载扰动造成较大直流侧电压波动、功率跟踪速度慢等问题,具有更好的动、静态性能。
3.8 基于输出调节子空间的直接功率控制
基于输出调节子空间(ORS)的PWM整流器DPC 策略的控制思路是:取瞬时有功和无功功率为输出量,根据瞬时有功和无功功率导数,及时选择整流器输入电压矢量来控制瞬时有功功率和无功功率的增减,完成功率预控制,以达到系统单位功率因数运行和平衡直流电压的目的[23-24]。与传统DPC 策略相比,其优点是提高了系统的动态性能,并在输入电压不平衡条件下取得良好效果,其代价是算法复杂性大大增加。
3.9 其它改进型直接功率控制策略
文献[25]提出一种基于模糊控制的直接功率控制,主要思想是用模糊控制代替传统DPC 中的PI环节来得到系统有功功率给定。
由于传统DPC 对有功调节能力较弱,文献[26]采用了变无功给定的方式,增加对有功的调节能力,改进了功率响应速度。
文献[27]采用功率内环和电压平方外环的功率控制策略进一步提高了直流电压跟踪、功率跟踪能力。 为减少扇形边界对功率控制及直流电压的影响,文献[28]提出了一种设置扇形边界死区的DPC控制策略。
为了更准确的得到电压矢量的相位角,有学者将锁相环(PLL)引入到了PWM 整流器DPC 控制之中,通过检测交流侧输入电压相位来实现对电压矢量的定位。 4 三相整流器直接功率控制策略的展望
随着电力电子技术和控制理论的发展,三相PWM 整流器的控制策略的研究将不断深入,根据对整流器本身的性能要求,像更小的电流畸变率、减小直流侧纹波系数、进一步提高功率因数等,其相应的控制策略主要向以下几个方面发展[1]。
1)针对具有非线性多变量耦合特性的电压型PWM 整流器模型,常规控制策略及其控制器设计的不足之处在于无法保证控制系统大范围扰动的稳定性。为此,学者们提出了基于稳定性理论的DPC 控制策略,以改变系统的鲁棒性。
2)针对在三相电网不平衡时整流器出现直流侧电压和交流侧电流低次谐波幅值增大,同时产生网侧电流的不平衡,严重时可损坏整流装置。有学者在电网不平衡条件下的整流器DPC 控制策略方面也做了一些工作[29]。
3)由于多电平三相PWM整流器在控制电流谐波、稳定直流电压、更高的转换容量等方面存在着突出的优势,有学者也对多电平的DPC 控制策略做了研究[30]。
4)由于传统整流器控制系统都是在电网平衡、功率开关器件为理想模型基础上给定的,所以系统鲁棒性较差,针对这些问题,有学者尝试将智能控制,如神经网络控制器、模糊逻辑控制器等应用到整流器DPC 控制策略中,来予以解决。 5 结语
本文首先介绍了直接功率控制在三相电压型PWM整流器中的应用优势并说明了其控制思路,重点介绍了三相电压型整流器的两电平、三电平电路拓扑结构,以及当前直接功率控制的主要方法和实现原理,最后对三相PWM整流器的直接功率控制技术的发展方向做了展望。 作者简介:
刘永奎(1985-),男,陕西韩城人,硕士生,研究方向为新型电力电子装置与系统。
伍文俊(1967-),女,江西上高人,讲师,博士生,研究方向为电力电子装置、多电平变换器。 参考文献:
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