現(xiàn)代電力傳動(dòng)理論與技術(shù)——第三講

1、1信息科學(xué)與工程學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院現(xiàn)代電力傳動(dòng)理論與技術(shù)現(xiàn)代電力傳動(dòng)理論與技術(shù)二二O O一五年三月一五年三月2第3章 廣義負(fù)載的電流控制本章主要考慮單相和三相電壓源變換器電流控制技術(shù)3.1 單相負(fù)載的電流控制3.1.1 滯環(huán)電流控制 首先結(jié)合圖3.1定義所謂的滯環(huán)概念Fig3.1 通用滯環(huán)模型和傳遞函數(shù) 圖3.1通用滯環(huán)模型輸入為x，輸出為y。輸出y有兩種狀態(tài)：-1和13Fig3.1 通用滯環(huán)模型和傳遞函數(shù) 滯環(huán)用于描述一個(gè)非奇異過(guò)渡過(guò)程。若輸出狀態(tài) ，則當(dāng)滿足條件 時(shí)，輸出變?yōu)?；反之，若輸出狀態(tài) ，則當(dāng)滿足條件 時(shí)，輸出變?yōu)?變量 用來(lái)定義過(guò)程中表現(xiàn)出的滯環(huán)程度 1y2/x1y1y2/

2、x1y第3章 廣義負(fù)載的電流控制4 結(jié)合2.2節(jié)中的半橋變換器，通過(guò)增加一個(gè)電流控制器模塊和一個(gè)電流檢測(cè)器，則該變換器結(jié)構(gòu)可適用于滯環(huán)電流控制，如圖3.2所示第3章 廣義負(fù)載的電流控制5Fig3.3 滯環(huán)電流控制器的通用結(jié)構(gòu) 根據(jù)通用表示，可以得到滯環(huán)電流控制器的一個(gè)實(shí)現(xiàn)例程如圖3.3所示 該模塊結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)比較器：比較器A和比較器B 比較器A為標(biāo)準(zhǔn)滯環(huán)比較器，雙極性輸出 。其輸出通過(guò)一個(gè)增益模塊反饋到輸入。因此，其輸出狀態(tài)由 決定。 比較器B用于產(chǎn)生兩個(gè)開關(guān)的邏輯信號(hào) 。其中 對(duì)應(yīng)于一個(gè)閉合的上開關(guān) 和關(guān)斷的下開關(guān) (見(jiàn)圖3.2)。反之， 對(duì)應(yīng)于閉合的下開關(guān)和關(guān)斷的上開關(guān)。12/ i2/*i

3、iiwS1wSwtSwbS0wS 控制器的基本動(dòng)作是保持負(fù)載電流位于限幅值 之間，其中 和 為用戶自定義參數(shù)2/*iii*i第3章 廣義負(fù)載的電流控制6Fig3.4 單相滯環(huán)電流控制示例仿真結(jié)果 該電流控制器產(chǎn)生的典型波形如圖3.4所示 圖3.4(a)中可清楚看到負(fù)載電流（藍(lán)色）波形和參考電流（綠色）波形，證明控制器具有保持電流在一定滯環(huán)帶寬內(nèi)的能力第3章 廣義負(fù)載的電流控制 圖3.4(b)給出了負(fù)載電壓和假設(shè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ue的波形 圖(c)和(d)可看到對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)7Fig3.5 單相滯環(huán)電流控制示例仿真結(jié)果 基于模型的控制是指假設(shè)負(fù)載（此處指電機(jī)）特性已知的控制方法。如圖3.5所示3.1.2

4、基于模型的 電流控制 圖中控制器的基本任務(wù)是在采樣間隔初始點(diǎn)tk處計(jì)算所需的采樣電壓，該電壓用于使得電流誤差在采樣間隔結(jié)束處為零83.1.2 基于模型的電流控制Fig3.6 基于模型的電流控制 結(jié)合圖3.6討論控制思想的本質(zhì)。圖中給出了采樣參考電流i*(t)和變換器電流i(t)，這些電流由控制器在0, t1, t2,.時(shí)刻進(jìn)行采樣。 在t=t1時(shí)刻，采樣參考電流和變換器電流之間存在誤差i*(t1)- i(t1) 控制方法的目標(biāo)是確定使上述電流誤差快速為零而所需的平均電壓參考值。由此得到條件i*(t1)=i(t2) 在每個(gè)采樣間隔使電流誤差為零的控制目標(biāo)可表示為下式93.1.2 基于模型的電流控

5、制 調(diào)制器控制變換器開關(guān)的方式應(yīng)滿足下式的條件skkttskdttuTtU1*)(1)(3-2式中u為負(fù)載Z（由電阻R、電感L和電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)電壓ue串聯(lián)組成）兩端的電壓，可以表示eudtdiLRiu3-3)()(*ksktiTti3-110 根據(jù)式3-2和3-3，參考平均電壓可表示為：skkskkskkTttesTtitisTttskdttuTdiTLdttiTRtU)(1)()()()(*3-4)()()(2)()(*kekkskktutitiRTLtRitU3-5 實(shí)際應(yīng)用中，為了數(shù)字實(shí)現(xiàn)，需要對(duì)上式進(jìn)行離散化。采用一階近似法可得：3.1.2 基于模型的電流控制1110*)()()(ki

6、jijijijktititi3-6)()()(2 )()()(*10*kekkskijijijijktutitiRTLtitiRtU3-7 理想情況下（每次采樣電流誤差為零時(shí)），電流i(t3)可表示為 ，該誤差之和可表示為 ：)0()()()()()(*11*22*3itititititi其中t0=0, i(0)=0。由式3-5和3-6可得3.1.2 基于模型的電流控制12 對(duì)應(yīng)于式3-7的通用結(jié)構(gòu)如圖3.7所示，包括一個(gè)PI控制器和擾動(dòng)解耦項(xiàng)ue(tk) 的形式：3.1.2 基于模型的電流控制13 在本例中，離散控制器中的比例系數(shù)Kp 和積分Ki形定義為：3.1.2 基于模型的電流控制2RT

7、LKsp3-8asiTRK 3-8b 實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)達(dá)到系統(tǒng)極限時(shí)，比例積分控制器容易產(chǎn)生積分飽和對(duì)于本例來(lái)講，當(dāng)比例積分控制器的參考平均電壓超過(guò)變換器的最大值時(shí)會(huì)發(fā)生積分飽和。此時(shí)，在控制器輸入端會(huì)產(chǎn)生電流誤差，由此造成積分器的輸出斜率進(jìn)一步增大或減小14 圖3.8給出了一個(gè)基于模型的電流控制仿真結(jié)果示例3.1.2 基于模型的電流控制153.1.3 基于增強(qiáng)模型的電流控制上節(jié)中，在比例積分控制器中增加擾動(dòng)解耦項(xiàng)ue，并采用基于模型的控制方法來(lái)推導(dǎo)其增益。下圖給出一種基于負(fù)載離散模型的改進(jìn)方法，稱為基于增強(qiáng)模型的控制方法 該模型輸入為采樣參考電流i*和負(fù)載電壓ue，輸出為平均參考電壓)(*kM

8、tU)()()(2)()(*kekkskkMtutitiRTLtRitU3-916 對(duì)于電壓源變換器，通常依靠空間矢量來(lái)擴(kuò)展到三相電流控制。該方法是建立在三相電流之和為零的基礎(chǔ)上，此時(shí)控制電流的自由度降為2。 圖中的負(fù)載電壓矢量為 ，磁通矢量為 ，在恒定矢量轉(zhuǎn)速 下，磁通矢量的幅值為 3.2 三相負(fù)載的電流控制Fig3.10 三相電流控制的同步參考坐標(biāo)系eueeeeu/ dq坐標(biāo)系中的直軸（d軸）上為磁通矢量，與靜止參考坐標(biāo)系的軸相差角度e。 正交軸（q軸）與負(fù)載電壓矢量 相關(guān)，用戶定義的電流參考矢量 分別由d軸和q軸上的參考電流分量 和 表示 eu*i*di*qi173.2 三相負(fù)載的電流控

9、制此時(shí)的變換器與三相廣義負(fù)載相連（見(jiàn)圖2.9）。每相負(fù)載包括電阻R、電感L和負(fù)載相電壓 。 三相負(fù)載以空間矢量形式表示，相應(yīng)的負(fù)載電流可由端電壓方程求得，其空間矢量形式為:)3 , 2 , 1( iuie 在討論常用電流控制策略之前，先考慮電流控制過(guò)程的基本原理。分析時(shí)先從給出的8個(gè)可能的變換器電壓矢量 的圖2.15開始，這可由三相電壓源變換器實(shí)現(xiàn)。,cwbwawSSSu183.2 三相負(fù)載的電流控制eSuiRdtidLucwbwaw,3-10 上式的一階近似形式為eSSuuLTucwbwawcwbwaw,3-11式中， 為 的有效時(shí)間間隔。T,cwbwawSSSu式3-11表明具有瞬時(shí)電流矢

10、量的方向和幅值在時(shí)間間隔 內(nèi)電流矢量變化（ ）可能性的離散集合。Tiii193.2 三相負(fù)載的電流控制 對(duì)于該類型的控制，所需的電流控制模塊如圖3.12所示。其中以測(cè)量電流矢量 、參考電流矢量 和負(fù)載電壓矢量 為輸入。 eui*i3.2.1 三相滯環(huán)電流控制 負(fù)載模塊由星形連接的三相負(fù)載組成（電阻電感網(wǎng)絡(luò)和負(fù)載電壓ue表示） 控制單元輸出3個(gè)變換器開關(guān)信號(hào)Swa、 Swb和Swc203.2 三相負(fù)載的電流控制 上述變換器開關(guān)信號(hào)實(shí)際上是用于確定電壓矢量 及其所需的有效時(shí)間 ，從而使得測(cè)量電流矢量和參考電流矢量之間的誤差最小。 ,cwbwawSSSuT 目前已有多種滯環(huán)電流控制算法，這里采用的方

11、法是方框法，其控制思想的通用表示如圖3.13所示 該方法是利用同步參考坐標(biāo)下的電流誤差矢量 (見(jiàn)圖3.14)i213.2 三相負(fù)載的電流控制 將測(cè)量電流矢量 經(jīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到同步參考坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系的方向是在負(fù)載電壓矢量 和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊下實(shí)現(xiàn)的。ieu坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊用于確定 與靜止參考坐標(biāo)系的瞬時(shí)角度。同步坐標(biāo)系控制器的虛軸與電壓矢量對(duì)準(zhǔn)，因此在通用模塊中具有移相角-/2，以達(dá)到同步參考坐標(biāo)系中直軸所需的參考角度eeu223.2 三相負(fù)載的電流控制i 圖3.13中的方框規(guī)則模塊用于產(chǎn)生所需變換器矢量 （即所需的變換器開關(guān)狀態(tài) Swa、 Swb和Swc ），這是在分別定義 和 的直軸電流誤差和正交電流

12、誤差的基礎(chǔ)上。,cwbwawSSSu*ddii *qqii 圖3.14給出了8個(gè)變換器電壓矢量以及任意選擇的電壓矢量 ，該電壓矢量又與磁通矢量 相關(guān) 與電流參考矢量相關(guān)的是一個(gè)包含編號(hào)14的矩形區(qū)域，這些邊表示瞬時(shí)測(cè)量電流矢量 由控制器決定的邊界。eue233.2 三相負(fù)載的電流控制 圖3.14矩形方框的坐標(biāo)相對(duì)于同步參考系，可見(jiàn)方框中的直軸和正交軸 d 軸和q軸分別與矢量 和 的方向一致。 方框法的重要性在于考慮了電流誤差矢量 的矢量端點(diǎn)相對(duì)于在方框中的位置，其大小由變量 決定。euei*i243.2 三相負(fù)載的電流控制 如果電流誤差矢量端點(diǎn)位于方框內(nèi)，則控制器沒(méi)有作用。如果端點(diǎn)達(dá)到或超過(guò)方

13、框4個(gè)邊界之一，則控制器有相應(yīng)動(dòng)作，即eu 邊界1：檢查當(dāng)前有效矢量 是否滯后于矢量 。如果滯后，按逆時(shí)針選擇下一個(gè)有效矢量。例如，若矢量 為當(dāng)前有效矢量，當(dāng)誤差矢量端點(diǎn)達(dá)到邊界1時(shí)，控制器將切換到矢量 邊界2：檢查當(dāng)前有效矢量 ，并切換到最鄰近（切換次數(shù)最少）零矢量。例如，若矢量 為有效矢量，當(dāng)誤差矢量端點(diǎn)達(dá)到邊界2時(shí)，控制器將切換到零矢量 邊界3：檢查當(dāng)前有效矢量 是否超前于矢量 。如果超前，按順時(shí)針選擇下一個(gè)有效矢量。例如，若矢量 為活動(dòng)矢量，當(dāng)誤差矢量端點(diǎn)達(dá)到邊界3時(shí)，控制器將切換到矢量,cwbwawSSSu010u011u,cwbwawSSSu010u000u,cwbwawSSSue

14、u011u010u253.2 三相負(fù)載的電流控制 邊界4：檢查當(dāng)前有效矢量 是否是最后一個(gè)有效矢量 ，并重新激活該矢量。例如，若矢量 在切換為零矢量 之前為有效矢量，當(dāng)誤差矢量端點(diǎn)達(dá)到邊界4時(shí)，則控制器將切換到矢量 ,cwbwawSSSu010u010u000uii方框規(guī)則的目的可理解為當(dāng)選擇一個(gè)有效矢量 或零變換器矢量時(shí)，所產(chǎn)生的電流軌跡。由圖3.11可知，增量電流矢量 與矢量 成正比，這意味著采用有效矢量 （見(jiàn)圖3.14）將會(huì)導(dǎo)致電流矢量 朝邊界1運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)邊界1，電流方向必須改變，若 ，則有效變換器矢量為 。這就是方框邊界規(guī)則1所產(chǎn)生的準(zhǔn)確動(dòng)作。對(duì)于該規(guī)則，只要當(dāng)前有效變換器矢量存在滯

15、后，就會(huì)發(fā)生動(dòng)作。原因在于滯后矢量能產(chǎn)生一個(gè)朝向邊界1的增量電流矢量方向。,cwbwawSSSu,()aaaSSSeuu010u0e011u3.3.3節(jié)中的實(shí)例教程展示了該電流控制方法。一個(gè)仿真結(jié)果如圖3.15所示。263.2 三相負(fù)載的電流控制*ieu在該例中，直軸和正交參考電流分別設(shè)為 ， ，而誤差參考值 設(shè)為4.4A。因此，參考電流矢量 與電壓矢量 方向一致。設(shè)電壓矢量 的幅值恒定，并以3000r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。圖3.15給出了工作周期為20ms內(nèi)的電流軌跡 和參考電流軌跡 （紅線）。由圖3.15可知電流控制器可保持電流位于方框內(nèi)。( )i t*0diA*i*15qiAeu*( )i

16、t在數(shù)字實(shí)現(xiàn)中，誤差矢量可超過(guò)方框限制，因?yàn)樵诿看尾蓸舆^(guò)程中，軌跡只變化一次。另外，測(cè)量電流軌跡由一組具有特定方向的子軌跡形式（見(jiàn)圖3.11）。對(duì)于同步參考系下的本實(shí)例（圖3.14中的方框），可以考慮電流誤差矢量 。圖3.16給出了工作周期為20ms的電流誤差矢量軌跡（綠線），273.2 三相負(fù)載的電流控制i同時(shí)給出了該軌跡的某一段（紅線），并用數(shù)字標(biāo)注以表明控制器的動(dòng)作順序283.2 三相負(fù)載的電流控制誤差參考值 為4.4A，決定了方框的大小。測(cè)量電流軌跡保持在方框內(nèi)，控制動(dòng)作與前述的方框規(guī)則一致。盡管如此，還需研究標(biāo)號(hào)軌跡的某些細(xì)節(jié)。在電流軌跡的過(guò)程1中，選擇一個(gè)有效矢量使得誤差矢量 達(dá)到

17、上邊框（見(jiàn)圖3.14中的邊界2）。當(dāng)達(dá)到該邊框時(shí)，激活零矢量，進(jìn)入電流軌跡過(guò)程2。*ii達(dá)到下邊框（圖3.14中的邊界4），控制器向后切換到上一個(gè)有效矢量，即軌跡過(guò)程1中的有效矢量。此時(shí)進(jìn)入軌跡過(guò)程3，并重復(fù)上述動(dòng)作序列。這意味著在軌跡過(guò)程4中，零矢量有效且在軌跡過(guò)程5中選中上一個(gè)有效矢量。293.2 三相負(fù)載的電流控制303.2 三相負(fù)載的電流控制軌跡與方框的左邊框（圖3.14中的邊界3）相交，此時(shí)有效電壓矢量以 逆時(shí)針切換，產(chǎn)生軌跡過(guò)程6該軌跡與方框的右邊框（圖3.14中的邊界4）相交，此時(shí)有效電壓矢量以 順時(shí)針切換，產(chǎn)生軌跡過(guò)程7。/3rad/3rad注意到有效零矢量的軌跡與圖3.16中

18、的縱軸之間存在夾角。這并不會(huì)對(duì)滯環(huán)控制概念產(chǎn)生太大影響。通常希望該軌跡應(yīng)與縱軸（q軸）一致，因?yàn)榱闶噶渴沟谜`差電流軌跡方向?yàn)?，如圖3.11所示。從靜止參考系角度來(lái)看，的確是這樣的。然而，在同步參考坐標(biāo)系中，軌跡則不同，這可由式（3.10）解釋。313.2 三相負(fù)載的電流控制eu*,( )( )abcdqdqdqdqdqSSSeediuLj L iR iudt（3.12）式中， 等于jue， 為上述同步參考坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)頻率。當(dāng)零矢量有效時(shí)，為確定此時(shí)增量電流的方向，需將 表示為直軸分量 和正交分量 的形式，并忽略電阻分量見(jiàn)式(3.10)。d qeue*()d qi*di*qi*0() d qe

19、qedeTiL ijL iuL（3.13）323.2 三相負(fù)載的電流控制*0*arctanqqeLiLi（3.14）*0qi式（3.13）表明 時(shí)，該電流軌跡的方向?yàn)檎惠S的負(fù)軸方向。然而，在通常情況下，軌跡將會(huì)旋轉(zhuǎn)，相對(duì)于負(fù)正交軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度 ：*0qi0式中 ，表示磁通矢量 的幅值大?。ㄒ?jiàn)圖3.14）。圖3.16所示的本例中，直軸電流參考值設(shè)為零，即 ，且與 相比， 取值很小。因此式（3.14）所定義的軌跡旋轉(zhuǎn)角度相對(duì)較小。然而，在某些應(yīng)用中，該電流軌跡的旋轉(zhuǎn)角度 很大。在這種情況下，需根據(jù)方框方向（見(jiàn)圖3.14）采用附加測(cè)量（超出本書的范疇），以使得本節(jié)所介紹的方框法正常工作。/eee

20、u ee*dLi0333.2 三相負(fù)載的電流控制3.2.2 基于模型的三相電流控制 驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)如圖3.17所示，包括三相負(fù)載、調(diào)制器/變換器和控制模塊。 在此假設(shè)采用星形聯(lián)結(jié)的三相負(fù)載，這是由于其可僅由兩個(gè)電流變送器直接測(cè)量負(fù)載電流。同時(shí)還要測(cè)量3個(gè)感應(yīng)電壓ue1、ue2和ue3作為控制模塊的輸入。兩個(gè)三相兩相變換器模塊用于上述測(cè)量變量變換的空間矢量形式。343.2 三相負(fù)載的電流控制(3.15) 設(shè)一個(gè)離散控制器可使得一個(gè)采樣間隔Ts內(nèi)的誤差 為零。根據(jù)滿足式（3.1）的單相設(shè)計(jì)方法，可表示為空間矢量形式：*| ()( )|kski tTit*()( )kski tTit 控制器模塊的任務(wù)是確

21、定需滿足式(3.15)的平均電壓參考空間矢量 。在2.4節(jié)中，主要考慮調(diào)制器/變換器模塊，需確定滿足下列條件的切換算法：*( )kU t*1( )( )ksktTktsU tudT(3.16) 每相負(fù)載均由廣義阻抗Z表示，即第2章所討論的一個(gè)對(duì)稱的R、L、ue電路。這意味著負(fù)載空間矢量可表示為：ediuRiLudt(3.17)353.2 三相負(fù)載的電流控制(3.18) 從控制角度而言，采用圖3.10中的同步參考系非常有用。利用通用矢量變換 ，將矢量 、 和 變換到該復(fù)平面下，此時(shí)式(3.16)可寫為： 采樣頻率1/Ts通常遠(yuǎn)大于矢量旋轉(zhuǎn)速度 ，此時(shí)單位值取為 。將式(3.17)中的負(fù)載空間矢量

22、變換到同步參考系下，可得：(3.19) 將式(3.19)代入式(3.18)，并將后者的實(shí)部與虛部結(jié)合，可得：(3.20a)ejdqxxeuieu*11() ( )( )1ksktTdqdqkstessUtudjTT1/(1)esjTe( )dqdqdqdqeediutRiLujLidt()*( )()*( )1( )( )( )1( )( )( )( )ksdkskskdkkksqkskskqkktTitTtTdkddeqtittssstTi tTtTqkqqeqeti ttsssRLU tiddiLidTTTRLU tiddiLiudTTT(3.20b)363.2 三相負(fù)載的電流控制 式(3

23、.4)和式(3.20)相比，表明可將三相控制問(wèn)題簡(jiǎn)化為兩個(gè)單相控制問(wèn)題。這意味著3.1.2節(jié)中介紹的單相離散化方法可直接用于式(3.20)，即 對(duì)應(yīng)于控制方程組式(3.21a)和式(3.21b)的通用框圖如圖3.18所示。該框圖包含圖3.17中的控制單元。由式(3.21a)和式(3.21b)可知，兩個(gè)電流控制器的比例積分增益系數(shù)Kp和Ki與單相時(shí)的增益系數(shù)（見(jiàn)式(3.9)）相同。然而，由圖3.18可知，dq干擾解耦項(xiàng)不同。易于確定的是增益L項(xiàng)，用于解耦直軸（有功）和正交軸（無(wú)功）電流分量。同時(shí)還給出正交軸上的反電動(dòng)勢(shì)ue。(3.21a)1*01*0( )( ( )( ) ()( ( )( )(

24、 )2( )( ( )( ) ()( ( )( )( )( )2ij kdkdijdijdkdkeqkijsij kqkqijqijqkqkedkekijsLRU tRi ti ti ti tLi tTLRU tRi ti ti ti tLi tu tT (3.21b)373.2 三相負(fù)載的電流控制 另外，用一個(gè)微分模塊來(lái)確定負(fù)載矢量 或磁通矢量 的頻率 在與主電源連接的負(fù)載配置中，頻率 已知，且控制器結(jié)構(gòu)可通過(guò)忽略離散差分模塊而簡(jiǎn)化圖3.18中兩個(gè)變換器模塊用于產(chǎn)生三相平均參考相電壓，作為調(diào)制器模塊的輸入。eueee383.2 三相負(fù)載的電流控制 圖3.17中的電流參考 是由圖3.10中的直

25、軸參考分量 和正交參考分量 組成的。獲得直軸和正交參考值（ ， ）使得用戶可控制參考電流矢量相對(duì)于磁通矢量 的位置。從功率定義角度，對(duì)變量（ ， ）的控制即可控制相對(duì)于電壓矢量 的有功功率和無(wú)功功率。鑒于電機(jī)中的大多數(shù)控制器結(jié)構(gòu)使用磁通矢量的重要性，面向基于模型的電流控制器的磁通 的通用結(jié)構(gòu)如圖3.19所示。對(duì)電壓定向和磁通定向的控制器結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，表明后者的反電動(dòng)勢(shì)ue見(jiàn)式(3.21b)可根據(jù) 進(jìn)行計(jì)算。在本例中，基于圖3.18的模型，與三相滯環(huán)控制情況完全相同，包括負(fù)載和直軸/正交軸電流的設(shè)置，即 。然而，在該情況下，增加一個(gè)分別如圖2.12和圖3.18所示的調(diào)制器和控制器結(jié)構(gòu)。采樣頻率和

26、PWM載波頻率分別設(shè)為5kHZ和2.5kHZ。*ie*0 ,15dqiA iAeeeu *di*qi*di*qi*qi*dieue393.2 三相負(fù)載的電流控制 為清晰地顯示電流端點(diǎn)軌跡，該值小于實(shí)際中的常用值。一個(gè)基本分量的周期內(nèi)，參考電流矢量和實(shí)際電流矢量端點(diǎn)軌跡如圖3.20所示采用上述控制方法的結(jié)果與三相滯環(huán)控制器的結(jié)果相比較。采用基于模型的控制器，電流誤差不能明確定義，而是由負(fù)載參考數(shù)和PWM載波頻率決定。403.2 三相負(fù)載的電流控制 這些變量的組合得到圖3.20中的電流絕對(duì)誤差。這比圖3.15中的誤差要大得多。兩條電流 端點(diǎn)軌跡的其他顯著不同之處在于有效電壓矢量和零電壓矢量的動(dòng)作順

27、序與持續(xù)時(shí)間不同。這可通過(guò)考慮采用滯環(huán)控制方法，在同步參考坐標(biāo)系下的電流誤差矢量 來(lái)體現(xiàn)。i*iii413.2 三相負(fù)載的電流控制 電流誤差 的端點(diǎn)軌跡如圖3.21所示，與圖3.16中滯環(huán)控制結(jié)果完全不同圖3.21給出了20ms時(shí)間內(nèi)電流誤差矢量軌跡（綠線）的第一段。同時(shí)還給出了時(shí)間間隔為2Ts的仿真運(yùn)行軌跡（紅線）。對(duì)軌跡標(biāo)號(hào)來(lái)注明控制器作用下的運(yùn)作順序。合理選擇紅線中的子間隔，使之近似與圖3.11中的負(fù)載矢量位置相一致。i423.2 三相負(fù)載的電流控制 電流誤差端點(diǎn)的方向由負(fù)載矢量 與兩個(gè)有效矢量之間的相對(duì)位置決定。在軌跡1期間，電壓矢量 有效，而矢量 有效之后，使得軌跡對(duì)應(yīng)于軌跡2。在控

28、制方法下，當(dāng)零矢量時(shí)間間隔發(fā)生后，兩個(gè)有效矢量一次激活。動(dòng)作順序可由圖3.21清晰表示，此時(shí)軌跡如軌跡3所示。在該過(guò)程中零矢量有效，從而又在過(guò)程4中上一個(gè)有效矢量 無(wú)效后發(fā)生。第二個(gè)有效矢量 激活，使得軌跡到達(dá)過(guò)程5。經(jīng)過(guò)每一個(gè)或兩個(gè)有效矢量之后，零矢量再次初始化，從而得到軌跡6，且必須與軌跡3一致，因?yàn)橥阶鴺?biāo)系的q軸與電壓矢量 相關(guān)。應(yīng)用該零矢量后，選中有效矢量 ，產(chǎn)生過(guò)程7。過(guò)程17的電流誤差軌跡不同，原因在于在時(shí)間間隔內(nèi)，相對(duì)于圖3.11中的兩個(gè)有效矢量，負(fù)載矢量 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。因此，電流誤差方向必須發(fā)生變化。由圖3.21可知，軌跡與縱軸之間相差角度 eu110u100u100u110ueu110ueu0433.2 三相負(fù)載的電流控制3.2.3 基于增強(qiáng)模型的三相電流控制 對(duì)于單相情況，沿電路對(duì)式(3.20)后向離散化，可得 式(3.22)構(gòu)成了圖3.22中離散模型的基本算法。該模塊的輸出為直軸平均電壓參考 和正交軸平均電壓參考 ，并與兩個(gè)比例積分控制器相結(jié)合，計(jì)算平均電壓參考 和 。*1*1( )( )( ( )()( )2( )( )( ( )()( )( )2MdkdkdkdkeqksMqkqkqkqkedkeksLRUtRi ti ti tLi tTLRUtRi ti ti tLi tu tT(3.22a)(3.22b)*( )Mdk