三相PWM整流器啟動(dòng)沖擊的抑制
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可見，kp，kPWM下降均會(huì)導(dǎo)致超調(diào)量上升。當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定工作時(shí)，由于直流側(cè)為阻容放電回路，穩(wěn)態(tài)加載時(shí)直流側(cè)電壓變化較慢，每個(gè)采樣周期電流環(huán)給定值增量較小，沖擊較低，PI參數(shù)取值范圍較寬，所以設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)為保證帶LCL濾波器的整流器不發(fā)生諧振并盡量降低損耗，PI調(diào)節(jié)器的kp往往取值較小。但整流器啟動(dòng)時(shí)直流側(cè)電壓遠(yuǎn)低于穩(wěn)態(tài)時(shí)直流電壓，電流環(huán)給定為階躍飽和信號(hào)，且此時(shí)kPWM下降，超調(diào)量大幅上升。因此可在電流內(nèi)環(huán)中加入高通濾波負(fù)反饋環(huán)節(jié)，則改進(jìn)后的電流內(nèi)環(huán)控制回路如圖5所示。
其開環(huán)、閉環(huán)傳遞函數(shù)分別為：
相對(duì)于普通的基準(zhǔn)斜坡緩起控制方法，電網(wǎng)電壓初值前饋法無需進(jìn)行PI參數(shù)的切換，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
5 仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
基于上述分析，搭建基于Matlab／Simulink的18 kW三相整流器仿真模型，直流側(cè)額定工作電壓700 V，交流電網(wǎng)電壓220 V／380 V／50 Hz，交流側(cè)濾波電感分別為1．8 mH和1．2 mH，輸出濾波電容20μF，開關(guān)頻率5kHz。啟動(dòng)時(shí)id動(dòng)態(tài)響應(yīng)如圖6a所示，調(diào)節(jié)時(shí)間約為0．03s。
基于仿真模型搭建了一臺(tái)18 kW的三相整流器原理樣機(jī)，其相關(guān)參數(shù)與仿真模型一致。開關(guān)管選取FF75R12RT4。采用高通濾波器負(fù)反饋法啟動(dòng)，并將飽和值設(shè)定為20 A，啟動(dòng)時(shí)的c相進(jìn)網(wǎng)電流ic和電網(wǎng)電壓‰波形如圖6b所示。可見，在整流啟動(dòng)時(shí)，高通濾波器負(fù)反饋法可有效抑制啟動(dòng)沖擊電流，且動(dòng)態(tài)特性較好。
6 結(jié)論
研究了三相整流器的啟動(dòng)沖擊，對(duì)啟動(dòng)過程進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，分析了啟動(dòng)沖擊產(chǎn)生的原因并給出了估算啟動(dòng)沖擊電流大小的計(jì)算方法。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)啟動(dòng)沖擊產(chǎn)生的兩個(gè)要素提出了電流高通濾波負(fù)反饋軟啟動(dòng)法，分析了其啟動(dòng)性能，并研制了一臺(tái)18 kW的三相整流器原理樣機(jī)。仿真和實(shí)驗(yàn)表明，高通濾波負(fù)反饋法簡(jiǎn)單有效，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速快，可實(shí)現(xiàn)快速無沖擊啟動(dòng)。
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