PWM整流器控制技术

器。另外，过多运算环节容易引起控制误差甚至错误。从本质上讲，空间电压矢量调制是基于规则采样的正弦脉宽调制算法，最终目的是优化开关函数。

(2)SPWM调制控制

移相采样SPWM是PWM技术中应用于PWM整流器控制比较早的技术,包括规则采样和自然采样,其开关频率固定,有明显载波,用模拟和数字电路容易实现,但是无法克服其直流电源利用率低的缺点。使用模拟电路实现时,脉冲开关时间很短,几乎瞬间完成,但是硬件投资较多,不够灵活,参数的改变和系统的调试都比较复杂。使用数字电路实现时,以软件为基础,其投资少,灵活性好,缺点是计算脉冲宽度时需要一定的延时和响应时间。但是随着高速、高精度微处理器的发展,采用数字化SPWM技术已经占领了主导地位,而且SPWM输出电压谐波主要是开关频率及其倍数的谐波,容易滤除。

(3)开关逻辑表控制

这种控制方式主要是使用优化开关逻辑表来达到控制目标,是基于直接功率控制和电流控制所提出的。其过程主要依赖于瞬时有功及无功功率控制环,不需要电流内环和PWM调制模块,通过预估有功功率和无功功率值与给定值之间的瞬时误差来选择开关逻辑,与电流滞环控制有点相似,不同之处在于电流滞环开关输出直接与误差有关,而开关逻辑输出不仅与功率滞环带和误差有关,而且与电压矢量所处扇区有关。相对于电压定向的控制方式而言,不需要坐标变换,不需要计算开关作用时间,实时性要求不高,其缺点是开关频率不固定,需要高速处理器。

(4)电流滞环控制

这种控制方式开关逻辑输出是由滞环带宽和电流误差所决定的,其优点是结构简单、工作可靠、响应速度快、谐波相对较小,过程容易实现。其最大缺点是在固定带宽内,给定参考电流在一个周期内PWM脉冲频率差别很大,开关频率不固定。在频率低的一段,电流的跟踪性差于频率高的一段,而且参考电流变化率接近零时,功率开关管的工作频率增高,加剧开关损耗,甚至超过功率器件的安全工作区。输入电流频谱随机分布,给交流侧滤波器设计带来困难。

3、PWM整流器控制技术展望

近年来有关PWM整流器控制的研究紧紧围绕以下几个方面:

(1)减小AC侧输入电流谐波畸变率,降低其对电网的负面效应。

(2)提高功率因数,减小整流器的非线性,使之对电网而言相当于纯阻性负载。

(3)提高系统动态响应能力,减小系统动态响应时间。

(4)降低开关损耗,提高整个装置的效率。

(5)减小直流侧纹波系数,缩小直流侧滤波器体积,减轻重量。

(6)提高直流侧电压电流利用率,扩大调制波的控制范围。

根据上述控制要求,随着PWM整流器控制策略研究的不断深入,其控制技术主要向以下几个方面发展：

(1)电网不平衡条件下PWM整流器的控制技术研究

目前关于电网处于不平衡状态时,PWM整流器的研究主要围绕整流器网侧的电感及直流侧电容的设计准则,或者是通过控制系统本身去改善和抑制整流器输入侧的不平衡因素。为了使PWM整流器在电网处于不平衡状态下仍能正常运行,必须提出相应的控制策略。

(2)将非线性控制理论应用到PWM整流器控制技术中

为提高PWM整流器的性能,研究人员开始将非线性状态反馈控制,Lyapunov非线性大信号方法以及无源性控制理论应用到PWM整流器控制中。待研究的主要问题是最佳能量函数和反馈控制率的确定方法。

(3)智能控制技术的研究

针对PWM整流器的双闭环控制系统中的PI调节器的参数难以确定,以及系统参数具有非线性和时变性的问题,为进一步提高PWM整流器的性能,将模糊控制和神经网络控制结合起来,利用模糊逻辑的智能推理机制和神经网络的自学习能力,将组成更好的控制方案。

4、结束语

本文主要论述了PWM整流器控制技术,分析了几种控制策略,最后对PWM整流器控制技术的发展进行了展望。随着电力电子技术的不断发展,PWM整流器技术将会不断地发展和深入,从而促进PWM整流器广泛应用在更广阔的领域。