1、PDF外文：http:/ 中文 4300 字 出处： Energy conversion and management, 2009, 50(1): 6-13 通过模糊控制器和 PI 控制器输出电压调节，设计和实现三相 PWM整流器的高性能的直接功率控制 摘要 : 本文给出了直接功率控制（ DPC）三相 PWM 整流器，采用了一种新的开关表，并且无电压传感器。瞬时有功功率和无功功率通过选择变换器的最佳状态被直接控制，作为 PWM 控制变量代替相电流被使用。控制系统的主要目的是保持直流母线电压在所需的水平，而来自电源的输入电流应当是正弦的，各相电压相位符合单位 功率因数（
2、UPF）操作。在直流母线电压控制环中，传统的 PI 和基于模糊逻辑的控制器，被用来提供有功功率指令。一种基于实验系统的 DSPACE 用作证实DPC 的有效性。稳态和动态的结果，说明了操作和控制方案所呈现的性能。结果显示，证实了新的 DPC 比经典 DPC 更好。线电流非常接近正弦波（ THD 2%）并且通过使用 PI 和模糊控制器实现直流母线电压良好的调节。此外，模糊逻辑控制器展现出优良暂态性能，良好地抑制负载扰动的影响，和优越的的鲁棒性。 关键词 :关键词 : 直接功率控制 PWM 整流器 瞬时有功功率 直接转矩控制 &nb
3、sp;开关表 模糊逻辑控制 1.介绍 : 大多数的三相整流器，被广泛地用在工业领域和消费产品领域，使用二极管桥电路和散装存储电容。有简单，稳定和低成本的优势。然而，整流二极管，产生单向功率流，低功率因子，功率流，和高层次的输入谐波电流。与有源和无源滤波器分开，最好的解决方案是使用脉冲宽度调制（ PWM）调整。三相脉冲宽度调制（ PWM）研究在过去的几年迅速发展，由于它的优越性，比如能源的再生能力，直流总线电压覆盖广阔的范围，输入电流低谐波失真。由于转换器有能力来控制输入的正弦波电流，功率因数（ UPF）可 以容易地操作通过调节伴
4、有前述电源电压。各种控制策略已经提出了在最近的这种类型的 PWM 整流器产品。它可以被分类为所用的回路控制器或有功 /无功功率控制器。在知名间接的有功和无功功率控制方法中，是基于相对于电流矢量方向所述的线电压向量。它被称为电压定向控制（ VOC） 1-5。 VOC 保证了高动态，并通过内部电流静态性能控制回路。然而，最终的配置和性能的 VOC 的系统在很大程度上取决于所施加当前的控制策略的质量。在过去的几年中，一个高利润的新兴控制技术一直是直接功率控制（ DPC）和与众所周知直接转矩控制开发相似（ DTC），用于可调速驱动器 5-12。在 DPC 方案，没有内部电流环路和转换器的开
5、关状态，是通过一个交换表基于瞬时错误作出适当地选择，在命令和估计瞬时有功和无功功率值的估计值，和功率源电压矢量位置 6或虚拟磁通矢量位置之间 8。本文提出了一种新的直接功率控制（ DPC）的三相 PWM 整流器，这使得有可能实现通过直接控制它的瞬时功率因数运行无需任何电源电压有功和无功传感器。所提出的方法有两个特点。一个是用于合成新的切换表的方法，不同于在 AC 机组的控制和使用 在 6和 8中，是一种建议。这个新的转换表是通过分析 瞬时有功功率和无功功率校正合成的。其他一个是模糊逻辑控制器，在直流母线电压控制回路，开发提供有功功率命令。为了实现单位功率因数运行，无功功率指令设定为零。基于模糊
6、逻辑控制器有更多的灵活性和更好的动态响应。最后， DPC 进行了模拟，并实施常规 PI 控制器和模糊控制器。它是通过仿真和实验结果表明，该提出的 DPC 具有高性能相比于经典。线电流非常接近正弦波形，是直流母线电压精确调节得意实现，和 UPF操作得以实现。此外，基于模糊逻辑控制器有优良的瞬态性和稳态性，有良好鲁棒性，直流总线电压调节有良好的动态特性，和良好的甩负 荷扰动的影响。 2.DPC 的原理 2.1 系统配置 DPC 基于瞬时有功和无功功率控制回路。 DPC 没有内部电流控制回路。开关变换器开关状态是由基于在指令和有功功率
7、和无功功率之间的瞬时错误的开关表来选择的。图 1 显示了直接有功功率和无功功率控制三相 PWM 整流器的配置，符号如下 : ea、 eb、 ec 三相电源电压； va、 vb、 vc 交流终端 PWM 整流器的电压； ia、 ib、 ic 三相线电流； Sa， Sb， Sc 转换器 的开关 状态； L、 R 电感和电阻的反应堆； C、 RL 直流环 节电容和负载电阻。 控制 器功能继电器通过迟滞比较器和一个转换表控制有功功率和无功功率。在这个配置中，直
8、流母线电压通过调节有功功率被控制的，功率因数通过控制无功功率为零获得的。如图 1 所示，有功功率命令 P *来自一个直流母线电压控制器，无功功率命令， q*是直接从外部控制器的给定。在指令和预计的反馈功率之间的错误输入到 迟滞比较器和数字化的信号 Sp 和 Sq，在这里表示为 : - h pp-*p if 0Sp hpp-*p if 1p ，S ， ， - h qq-*p if0qhqq-*p if1q SS 同时，电源电压的相位矢量转换为数字化信号 hn。为此，固定的坐标分为 12 个部分。如图 2 所示，这部分数值上表示为 &nb
9、sp; . . . 1 21 , 2n 61-nn62-n ，）（）（ 数字化误差信号 Sp和 Sq和 数字化电压相位 hn输入转换表包括每一个开关状态，转换器的 Sa， Sb， Sc 被储存。通过使用这个开关表，根据输入信号的组合，转换器的最优开关状态能够在每一个特定的时刻被独特地选择 。 2.2 转换表合成 在静止的参考系 a-b 和一个平衡的三相系统，线路电流方程可以表示为 ）（ i-v-e1dtdi RL )-v-e(1dtdi iRL 线电流矢量 (ia， ib)可以通过选择控制恰当的整流电压矢量。在选择整流器电压矢量 vab 上，在实际的线电流测量上，线电流的变化依赖于实际的电源电压矢量eab。参数 R 可以几乎被忽视 (2)中的离散的一阶近似可以被采 纳。因此，线电流的变化对下一个控制时期给出 :
