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利用空间矢量改进航空大功率因数校正的研究

越来越多的现代飞机采用电力致动技术,并且大量先进的机载电气设备的应用导致飞机电源系统容量的迅速增加。

传统变压器整流器和非线性负载的广泛使用使得电网中的电流谐波含量很高,这对飞机电源系统和电源质量产生了很大的影响。

消除电网的谐波污染和提高整流器的功率因数是电力电子领域的研究热点。

空间矢量PWM(SVPWM)控制具有直流侧电压利用率高,动态响应快和易于数字实现的特点。

本文采用空间矢量技术对三相电压型整流器进行了研究,使电网侧的电压和电流同相,从而实现了高功率因数的整流。

1空间矢量控制技术SVPWM控制技术控制不同开关状态的组合,以根据设置的参数控制空间电压矢量V旋转。

可以从这8个空间矢量合成任何给定的空间电压矢量V,如图1所示。

任何扇区区域的电压矢量V都可以从该区域中两个相邻的非零矢量和零矢量的不同组合中获得。

这些向量的作用时间可以一次应用,也可以在一个采样周期内多次应用。

也就是说,SVPWM控制每个基本空间电压矢量的作用时间,最终形成幅度相等,宽度不相等的PWM脉搏波,从而使电压空间矢量接近在圆形轨道上旋转。

主电路电源开关管的开关频率越高,越接近圆形旋转磁场。

为了减少切换时间和切换损耗,对于给定的三相VSR空间电压矢量,使用图2所示的合成方法。

扇区I中相应的切换功能如图3所示。

零向量均匀分布在向量的起点和终点。

除零向量外,它由V1,V2和V4组成,并且在中点切出了两个三角形。

在切换周期中,VSR上臂电源开关总共切换4次。

由于开关功能的对称波形,谐波主要集中在开关频率的整数倍上。

2直流控制策略三相VSR电流控制策略主要分为直流控制和间接电流控制。

直流控制采用电网侧电流闭环控制,提高了电网侧电流的动态和静态性能,增强了电流控制系统的鲁棒性。

在直接控制策略中,固定开关频率PWM电流控制算法简单,实现方便,因此得到了较好的应用。

在三相静态坐标系中,固定开关频率PWM电流控制电流内环的稳态电流。

该命令是正弦波信号。

电流指令的幅度信号来自直流稳压器的输出,频率和相位信号来自电网。

PI电流调节器无法实现电流非静态控制,并且可以控制有功电流和无功功率。

电流的独立控制很难实现。

两相同步旋转坐标系(d,q)中的电流指令为直流时不变信号,其PI电流调节器实现电流非静态差值控制,也有利于有功电流和无功电流的独立控制当前的。

3三相VSR数字控制系统三相VSR数字控制系统的结构如图4所示。

该控制系统使用电压外环和两个电流内环形成双环控制结构。

电压环路通过输出DC控制三相VSR的DC侧电压。

PI调节侧电压Vdc与给定参考电压之间的差,以生成电流参考信号,以跟踪和控制输出DC电压。

电流回路用于根据电压回路调节器输出的电流指令控制电流,并根据电压外部回路进行输出。

电流信号控制输入电流,SVPWM算法用于产生开关信号来控制整流器达到单位功率因数。

三相PWM整流器采用电动机矢量控制的思想,通过控制电流来调节电压。

采样的三相电流通过两相旋转坐标系获得id和iq分量



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