您现在的位置是:首页 > 变频技术 > 变频技术

电压源变频器的前馈技术

来源:艾特贸易2017-10-30

简介在电压源变频器中,通常把直流环节母线电压看作不变的电压源 ui 。实际中,直流母线电压由二极管整流器产生 ( 见图 10-1) ,由于采用 6 脉波二极管整流器,有 6 、 12 次低次谐波,还

在电压源变频器中,通常把直流环节母线电压看作不变的电压源ui。实际中,直流母线电压由二极管整流器产生(见图10-1),由于采用6脉波二极管整流器,有612次低次谐波,还有交流电压源不平衡,则会产生谐波,因此电压是变动的。另外,像在UPS的应用中,三相负载不平衡,逆变器的直流输入电流ii中也会含有2次谐波,这些情况又会在直流母线上产生2次谐波电压。

二极管整流器的三相电压源逆变电路

10-1 二极管整流器的三相电压源逆变电路

前馈主要是为了补偿扰动的影响,先检测出扰动,然后调整输入。在这种情况下,应检测直流环节电压,而后调制技术作出相应的调整。采用SPWM控制的电压源逆变器(VSI)ab两相间的线电压基波可表示为

如果直流母线电压ui在正常值Ui附近变化,则线电压基波成比例变化。因而,载波信号峰值可重定义为

(10-2)

式中-载波信号峰值,如图10-2所示。

那么采用SPWM控制的VSIab间的线电压基波为

(10-3)

由上式可清楚地看到,ab两相间的线电压基波不随直流母线电压的变化而变化。

三相电压源逆变器前馈电路

10-2 三相电压源逆变器前馈电路

10-3所示是在直流母线电压剧烈变化的条件下,SPWM产生的波形(人为地把2次谐波加到一个固定电压Ui上)。因而,由VSI产生的交流线电压因含有低次谐波而发生畸变(见图10-3c)。因为这也将引起负载三相电流畸变,所以像交流变速传动等这样的标准应用中,可能不接受这些运行条件。前馈环的性能如图10-4所示。不出所料,如图10-4b所示,调整载波信号是为了补偿直流母线电压的变化,通过交流线电压频谱分析证明,交流输出电压中不包含低次谐波(见图10-4d)。应注意到>ucalucbl,因此补偿能力受要求的交流线电压的限制。

SPWM三相电压源逆变器(VSI)的理想波形

10-3    SPWM三相电压源逆变器(VSI)的理想波形

a)直流明线电压b)载波和调制信号

c)交流输出电压d)交流输出电压频谱

具有前馈环的SPWM调制三相电压源逆变器的理想波形

10-4 具有前馈环的SPWM调制三相电压源逆变器的理想波形

a)载波和调制信号b)可调节的载波信号和调制信号

c)交流输出电压d)交流输出电压频谱

前馈的性能取决于直流母线电压的谐波频率和载波信号频率。在直流母线上由电源电压不平衡引起的2次谐波及6脉波二极管整流的直流母线电压含有的6次谐波,可由具有调制频率的15倍的载波信号足以补偿直流母线电压的变化。

不平衡负载产生的直流输入电流ii包含了一个2次谐波,这将引起直流母线电压的变化。前馈方法可补偿这类扰动,维持交流负载电压平衡。

利用前馈方法来补偿直流母线电压的变化时,数字技术也要作些调整。例如,空间矢量控制技术中所涉及的矢量UiUi+1Uz的作用时间TiTi+1Tz分别为

(10-4)

(10-5)

(10-6)

式中 -所需的交流线电压的幅值。

(10-7)

式中 Ui-直流母线电压的额定值;

ui(t)-直流母线电压实际值。

因此,作用时间变化为

式中 -最大交流线电压。

上式说明直流母线电压是波动的,为了解决这个问题,需检测出扰动和采用前馈技术。上式在线性区有效,因而满足限制条件:01,这说明补偿确实很有限。