PWM逆變器中滯環(huán)電流控制策略的研究

1、山東大學(xué)碩士學(xué)位論文PWM逆變器中滯環(huán)電流控制策略的研究姓名：秦峰申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：電機(jī)與電器指導(dǎo)教師：王建民山東大掌碩士掌位論文摘要三相逆變器中的滯環(huán)電流控制因其控制方式簡(jiǎn)單、易于硬件實(shí)現(xiàn)、工作可靠、無(wú)跟蹤誤差、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、魯棒性好等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的重視與應(yīng)用。其控制策略包括三類(lèi)：基于三相靜止坐標(biāo)系的滯環(huán)電流控制器、基于兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的滯環(huán)電流控制器和基于兩相靜止坐標(biāo)系的滯環(huán)電流控制器。由于目前尚未有文獻(xiàn)對(duì)以上三類(lèi)控制器進(jìn)行詳細(xì)的研究比較，因此本文利用中的模塊函數(shù)建立了以上三類(lèi)滯環(huán)電流控制器的仿真模型，對(duì)以上三類(lèi)控制器進(jìn)行詳細(xì)的仿真研究，探討其各方面性能的優(yōu)劣。仿真結(jié)果表明，基于三相

2、靜止坐標(biāo)系的滯環(huán)電流控制器由于零矢量使用不當(dāng)常常造成電流誤差超出滯環(huán)寬度；基于兩相靜止坐標(biāo)系的滯環(huán)電流控制器由于采用了兩相靜止坐標(biāo)系，導(dǎo)致三相開(kāi)關(guān)次數(shù)不一致，三相控制豕對(duì)稱；基于兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的滯環(huán)電流控制器的三相總開(kāi)關(guān)次數(shù)較高通過(guò)對(duì)基于空間矢量調(diào)制的三相滯環(huán)電流控制器（）的仿真研究表明，當(dāng)其外滯環(huán)寬度太小時(shí)，三相電流容易產(chǎn)生畸變，三相總開(kāi)關(guān)次數(shù)反而較?。划?dāng)其外滯環(huán)寬度太大時(shí)，三相電流能夠得到有效控制，但是最大電流誤差和三相總開(kāi)關(guān)次數(shù)增加，因此選擇外滯環(huán)寬度時(shí)需要綜合考慮控制器的控制性能、最大電流誤差和三相總開(kāi)關(guān)次數(shù)等因素。但是由于需要考慮的因素太多而且它們相互制約，因此如何選擇合適的外滯環(huán)寬

3、度就成為中難以解決的問(wèn)題。，在仿真研究的基礎(chǔ)上，本文提出了改進(jìn)方案。該方案以基于空間矢量調(diào)制的三相滯環(huán)電流控制器為基礎(chǔ)，針對(duì)其外滯環(huán)寬度較小會(huì)引起三相電流畸變的問(wèn)題，采取在每一個(gè)區(qū)間內(nèi)增加一個(gè)可利用的控制電壓矢量，即在每一個(gè)區(qū)間內(nèi)，采用三個(gè)有效電壓矢量和零矢量對(duì)電流進(jìn)行控制，可以消除外滯環(huán)寬度對(duì)控制器控制性能的影響，使得在改進(jìn)滯環(huán)電流控制器中只需根據(jù)電流的最大誤差來(lái)選擇外滯環(huán)寬度，無(wú)需考慮其他因素，因而大大簡(jiǎn)化了外滯環(huán)寬度的選擇。為了進(jìn)步降低三相總開(kāi)關(guān)次數(shù)，在組合邏輯設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上增加了區(qū)分零電壓矢量和的時(shí)序設(shè)計(jì)，即當(dāng)采用零矢量時(shí)，如果上一個(gè)狀態(tài)為、：、山東大掌碩士掌位論文仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明，

4、改進(jìn)的滯環(huán)電流控制器綜合了以上幾種控制器的優(yōu)點(diǎn)，具有三相總開(kāi)關(guān)次數(shù)低、開(kāi)關(guān)頻率變化規(guī)則、三相控制對(duì)稱和能有效控制三相最大電流誤差等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：逭垂毒滯環(huán)電流磊器仿真山東大學(xué)碩士學(xué)位論文，（），：，、析；，：山東大掌碩士掌位論文符號(hào)說(shuō)明變量說(shuō)明：礦電壓電流逆變器直流側(cè)電壓反電動(dòng)勢(shì)尺定子側(cè)等效電阻三定子側(cè)等效電感滯環(huán)寬度下標(biāo)說(shuō)明：，參考值誤差值，即參考值和實(shí)際值之差，三相靜止坐標(biāo)系中相、相、相分量口，兩相靜止坐標(biāo)系中口軸、軸分量，兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中軸、軸分量山東大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章引言§逆變器電流控制方法概述）隨著新型電力電子器件的不斷涌現(xiàn)，三相（逆變器得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，特另是近

5、年來(lái)，其已被廣泛應(yīng)用于電機(jī)控制領(lǐng)域，由于被控對(duì)象的控制性能主要受電流控制能力的影響，電流控制方法決定了逆變器的性能，因此，逆變器的電流控制已經(jīng)成為現(xiàn)代電力電子中的一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的開(kāi)環(huán)電壓型逆變器相比，電流控制電壓型逆變器兼有電壓型和電流型逆變器的優(yōu)點(diǎn)：瞬態(tài)電流波形的控制較好；峰值電流保護(hù)；過(guò)載保護(hù)；補(bǔ)償負(fù)載參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)的影響；極好的動(dòng)態(tài)性能：能對(duì)半導(dǎo)體器件的壓降和逆變器的死區(qū)時(shí)間等進(jìn)行補(bǔ)償；能對(duì)贏流環(huán)節(jié)和網(wǎng)側(cè)電壓的變化進(jìn)行補(bǔ)償。因而電流控制技術(shù)在逆變器中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。電壓型逆變器的電流控制方法可分為線性電流控制器和非線性電流控制器。在線性電流控制器系統(tǒng)中，由于電流誤差的補(bǔ)

6、償和電壓調(diào)制部分是互相獨(dú)立的，因而其具有開(kāi)環(huán)電壓調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)，即：恒定的開(kāi)關(guān)頻率，確定的諧波頻譜，優(yōu)化的開(kāi)關(guān)方式和較高的直流電壓利用率。線性電流控制器可分為以下三類(lèi)，比例積分控制器，狀態(tài)反饋控制器和預(yù)測(cè)電流控制器。比例積分控制器是一種常用的電流控制方法，它既可以在靜止坐標(biāo)系中實(shí)現(xiàn)，也可以在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中實(shí)現(xiàn)。在靜止坐標(biāo)系中實(shí)現(xiàn)的比例積分控制器又稱為三角波比較電流控制器，其將三相電流誤差輸入三個(gè)比例積分器，從而產(chǎn)生三相參考電壓，然后將參考電壓與三角載波進(jìn)行比較，得到三相開(kāi)關(guān)信號(hào)。這種控制器的最大缺陷是其電流具有內(nèi)在的幅值和相位跟蹤誤差，動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢。采用鎖相環(huán)電路”或者前饋校正電路可以補(bǔ)償其跟蹤誤

7、差。而在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，由于通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換可以將交流電流量轉(zhuǎn)換成直流電流量，因此山東大學(xué)碩士掌位論文比例積分控制器可以完全消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高電流的控制精度“，但是其動(dòng)態(tài)性能較差。狀態(tài)反饋控制器是基于線性多變量狀態(tài)反饋理論的控制器”。，無(wú)論是在靜止坐標(biāo)系中，還是在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，它都完全可以代替比例積分控制器。為了增加系統(tǒng)的抗干擾性，在反饋控制設(shè)計(jì)中需要增加系統(tǒng)參考信號(hào)和干擾信號(hào)的前饋。由于狀態(tài)反饋控制器的控制算法保證了反電動(dòng)勢(shì)的正確補(bǔ)償，因而其性能優(yōu)于比例積分控制器，但是由于其需要檢測(cè)的信號(hào)較多，因而控制較為復(fù)雜?；谙到y(tǒng)微分約束關(guān)系的預(yù)測(cè)電流控制器“，在每一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，利用實(shí)際電流誤差和交流

8、側(cè)的負(fù)載參數(shù)（電阻，電感和反電動(dòng)勢(shì)）對(duì)電流誤差進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后選擇合適的電壓矢量，強(qiáng)迫電流矢量在下一個(gè)采樣周期達(dá)到參考電流值。當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率較高時(shí)，可實(shí)現(xiàn)電流的無(wú)差拍控制。這種控制器的優(yōu)點(diǎn)是電流控制精度高，電壓環(huán)響應(yīng)速度快。缺點(diǎn)是由于依賴微分約束關(guān)系，所以整個(gè)系統(tǒng)對(duì)參數(shù)的變化很敏感。另外，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率較低時(shí)，電流相移增大，甚至導(dǎo)致這種方法的失敗。非線性電流控制器主要包括滯環(huán)電流控制器，在線優(yōu)化控制器，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器和模糊邏輯控制器等等。滯環(huán)電流控制器”源于控制，三相實(shí)際電流和參考電流通過(guò)滯環(huán)比較器進(jìn)行比較，比較的結(jié)果控制三相開(kāi)關(guān)的動(dòng)作，從而達(dá)到期望的控制目的。滯環(huán)電流控制器又可以分為可變開(kāi)關(guān)頻率控制器

9、和固定開(kāi)關(guān)頻率控制器?？勺冮_(kāi)關(guān)頻率控制器的優(yōu)點(diǎn)是：硬件電路簡(jiǎn)單：屬于實(shí)時(shí)控制方式，電流響應(yīng)很快；獨(dú)立于負(fù)載參數(shù)的變化，魯棒性好：不需要載波，輸出電壓中不含有特定頻率的諧波分量；屬于閉環(huán)控制；若滯環(huán)的寬度穩(wěn)定，則電流跟蹤誤差范圍固定。其缺點(diǎn)是開(kāi)關(guān)頻率取決于負(fù)載參數(shù)，并且隨著交流電壓的變化而變化，因而對(duì)開(kāi)關(guān)器件造成的應(yīng)力很大，實(shí)際控制時(shí)有一定的難度；而且由于三相電流缺乏協(xié)調(diào)控制，因而增加了開(kāi)關(guān)頻率，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)失控的情況，導(dǎo)致電流誤差超出滯環(huán)帶寬，有時(shí)甚至達(dá)到兩倍于滯環(huán)寬度。但是，如果把三相電流當(dāng)作一個(gè)空間矢量來(lái)考慮”，則可以對(duì)三相之間的相互作用進(jìn)行補(bǔ)償，因此很多文獻(xiàn)提出了基于空間矢量的控制器舊卜”

10、“，它可以協(xié)調(diào)控制三相電流，合理地利用零矢量，從而有效地控制電流誤差，降低開(kāi)關(guān)頻率。為了克服可變的開(kāi)關(guān)頻率，很。一一多文獻(xiàn)“鄙”提出了固定開(kāi)關(guān)頻率控制器。其基本思想是，利用鎖相環(huán)控制，山東大學(xué)碩士掌位論文使得滯環(huán)寬度隨著交流側(cè)電壓的變化而變化，從而獲得固定的開(kāi)關(guān)頻率。雖然這種方法比較復(fù)雜，而且喪失了滯環(huán)電流控制器最大的優(yōu)點(diǎn)，即簡(jiǎn)單性，但是它保證了快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和有限的電流誤差，因而固定開(kāi)關(guān)頻率的滯環(huán)電流控制器特別適合于高性能和高速的應(yīng)用場(chǎng)合。在線優(yōu)化控制器采用實(shí)時(shí)優(yōu)化算法，要求復(fù)雜的在線計(jì)算，因此通常只能通過(guò)微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)不同系統(tǒng)的要求，可以采用不同的優(yōu)化算法，因而其靈活性好，可靠性高，

11、系統(tǒng)維護(hù)方便。根據(jù)算法的不同，在線優(yōu)化控制器又可以分為最小開(kāi)關(guān)頻率優(yōu)化算法控制器，磁場(chǎng)定向控制器“，軌跡跟蹤控制器幢“等等。近年來(lái)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器乜”和模糊邏輯控制器【朝開(kāi)始逐漸應(yīng)用于逆變器中。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的主要優(yōu)點(diǎn)是并行處理能力、學(xué)習(xí)能力、魯棒性和容錯(cuò)性，它無(wú)需在線計(jì)算就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)逆變器電流的調(diào)節(jié)。模糊邏輯控制器具有以下優(yōu)點(diǎn)：模糊控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程中不需要被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，模糊控制器有著較強(qiáng)的魯棒性和自適應(yīng)性；查找模糊控制表只需要占用處理器很少的時(shí)間，因而可以采用較高采樣率來(lái)補(bǔ)償模糊規(guī)則和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的偏差。模糊控制器最基本的應(yīng)用是代替?zhèn)鹘y(tǒng)的比例積分補(bǔ)償器。近年來(lái)，模糊控制器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

12、器出現(xiàn)了融合的趨勢(shì)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)確定隸屬函數(shù)，記憶模糊規(guī)則和進(jìn)行模糊推理等研究已經(jīng)取得了一定的成果，未來(lái)的模糊控制器必將成為逆變器的核心控制技術(shù)之一。§可變開(kāi)關(guān)頻率的滯環(huán)電流控制器概述在以上介紹的各種電流控制器中，可變開(kāi)關(guān)頻率的滯環(huán)電流控制器因其控制方式簡(jiǎn)單、易于硬件實(shí)現(xiàn)、工作可靠、無(wú)跟蹤誤差、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、魯棒性好等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的重視與應(yīng)用。它主要包括以下三類(lèi)：基于三相靜止坐標(biāo)系（即坐標(biāo)系）的三相滯環(huán)電流控制器；基于兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（即坐標(biāo)系）的滯環(huán)電流控制器；基于兩相靜止坐標(biāo)系（即坐標(biāo)系）的滯環(huán)電流控制器。第類(lèi)控制器是提出最早、應(yīng)用最廣的一種控制器，它是其他兩類(lèi)控制器的基礎(chǔ)。這類(lèi)

13、控制器包括三相獨(dú)立的滯環(huán)電流控制器和基于空間矢量調(diào)制的滯山東大學(xué)碩掌位論文環(huán)電流控制器。三相獨(dú)立的滯環(huán)電流控制器（，簡(jiǎn)稱）”將三相電流看成是三個(gè)獨(dú)立變化的單相電流，采用三個(gè)互相獨(dú)立的兩電平滯環(huán)比較器對(duì)三相電流分別進(jìn)行比較，確定三相開(kāi)關(guān)器件的狀態(tài)。這種控制器控制簡(jiǎn)單，用模擬器件很容易實(shí)現(xiàn)，而且電流動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，系統(tǒng)運(yùn)行不受負(fù)載參數(shù)的影響。但是，事實(shí)上，三相電流并不是獨(dú)立變化的，每一相電流的變化都要受到其他兩相電流的影響，因此這種方法沒(méi)有考慮整體性，各相之間失去應(yīng)有的聯(lián)系，沒(méi)有一種產(chǎn)生零矢量的機(jī)制，因而增加了開(kāi)關(guān)頻率，而且有時(shí)會(huì)出現(xiàn)失控的情況，導(dǎo)致電流誤差超出滯環(huán)帶寬，有時(shí)甚至達(dá)到兩倍于滯環(huán)寬度。由

14、于這些固有缺陷只能靠提高開(kāi)關(guān)頻率加以彌補(bǔ)，但過(guò)高的開(kāi)關(guān)頻率又使功率開(kāi)關(guān)器件難以承受，因此為了合理地利用零矢量，降低開(kāi)關(guān)頻率，有些文獻(xiàn)”提出了基于空間矢量調(diào)制的滯環(huán)電流控制器（，簡(jiǎn)稱），即將三相電壓轉(zhuǎn)化成一個(gè)空間電壓矢量，根據(jù)電壓矢量的位置和三相電流滯環(huán)比較器的輸出確定開(kāi)關(guān)狀態(tài)。這種方法可以實(shí)現(xiàn)三相電流的協(xié)調(diào)控制，降低開(kāi)關(guān)頻率，減小開(kāi)關(guān)頻率的變化。但是，這種控制方法無(wú)法嚴(yán)格限制三相電流誤差，在某些情況下，甚至?xí)斐扇嚯娏鞯幕?，使得系統(tǒng)經(jīng)常處于失控狀態(tài)。針對(duì)三相獨(dú)立滯環(huán)電流控制器中存在的問(wèn)題，為了實(shí)現(xiàn)三相電流的協(xié)調(diào)控制，許多文獻(xiàn)提出了改進(jìn)方案，從而出現(xiàn)了第二類(lèi)控制器和第三類(lèi)控制器。第二類(lèi)控制器

15、為基于兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的滯環(huán)電流控制器（，簡(jiǎn)稱）“，它將三相電流轉(zhuǎn)換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中進(jìn)行控制，利用兩個(gè)三電平滯環(huán)比較器對(duì)電流矢量的、軸直流分量分別進(jìn)行滯環(huán)比較，然后根據(jù)比較器的輸出和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系在空間的位置確定三相開(kāi)關(guān)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)調(diào)制。當(dāng)、軸電流誤差都為零時(shí)，采用零矢量。這種控制器雖然能夠?qū)崿F(xiàn)三相電流的協(xié)調(diào)控制，將電流誤差嚴(yán)格限制在滯環(huán)寬度內(nèi)，但是三相開(kāi)關(guān)頻率較高。而且由于其需要測(cè)定旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的位置，因此應(yīng)用不廣。第三類(lèi)控制器將三相電流轉(zhuǎn)換到兩相靜止坐標(biāo)系中進(jìn)行控制。這一類(lèi)控制器又包括三種，即利用電流誤差微分的滯環(huán)電流控制器（，簡(jiǎn)稱）“”、不對(duì)稱滯環(huán)電流控制器（山東大學(xué)碩士學(xué)位論文！自！自；。一！

16、曼，簡(jiǎn)稱）”們和時(shí)序滯環(huán)電流控制器（，簡(jiǎn)稱）。利用電流誤差微分的滯環(huán)電流控制器利用兩個(gè)電流滯環(huán)比較器對(duì)電流矢量的、軸分量進(jìn)行滯環(huán)比較，再利用兩個(gè)滯環(huán)寬度稍大的比較器實(shí)現(xiàn)、軸電流誤差微分測(cè)定，然后根據(jù)四個(gè)比較器的輸出確定開(kāi)關(guān)狀態(tài)。當(dāng)電流誤差與其微分的符號(hào)相反時(shí)，采用零矢量。不對(duì)稱滯環(huán)電流控制器利用四個(gè)不對(duì)稱的電流滯環(huán)比較器對(duì)電流矢量的、軸分量進(jìn)行滯環(huán)比較，根據(jù)四個(gè)比較器的輸出即可確定開(kāi)關(guān)狀態(tài)。這兩種控制器都屬于組合邏輯設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，可以有效地利用零矢量，實(shí)現(xiàn)三相電流的協(xié)調(diào)控制，因此可以獲得較低的開(kāi)關(guān)頻率。時(shí)序滯環(huán)電流控制器在不對(duì)稱滯環(huán)電流控制器的基礎(chǔ)上采用時(shí)序設(shè)計(jì)，即每一個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)不僅與當(dāng)前的

17、輸入有關(guān)，而且與當(dāng)前的輸出狀態(tài)有關(guān)，可以進(jìn)一步降低開(kāi)關(guān)頻率。這一類(lèi)控制器的優(yōu)點(diǎn)是可以嚴(yán)格限制三相電流的最大誤差，但是，它也存在一些問(wèn)題。由于坐標(biāo)系是人為劃分的，因此在坐標(biāo)系中對(duì)稱的電壓矢量在坐標(biāo)系中失去了對(duì)稱性，由此引起了控制上的不對(duì)稱，從而造成了三相開(kāi)關(guān)次數(shù)的不一致，而時(shí)序控制又進(jìn)一步加大了三相開(kāi)關(guān)次數(shù)之差。當(dāng)、軸電流滯環(huán)比較器采用相同的滯環(huán)寬度時(shí)，同樣會(huì)導(dǎo)致三相電流的最大誤差不相等。§本課題的研究?jī)?nèi)容筆者查閱了大量的文獻(xiàn)，還未發(fā)現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)以上三類(lèi)控制器進(jìn)行綜合的分析與比較研究，因此本課題首先利用中的模塊函數(shù)建立以上三類(lèi)六種滯環(huán)電流控制器的仿真數(shù)學(xué)模型，對(duì)以上三類(lèi)控制方法進(jìn)行詳細(xì)的

18、仿真研究，探討其各方面性能的優(yōu)劣。仿真結(jié)果表明，基于三相靜止坐標(biāo)系的滯環(huán)電流控制器由于零矢量使用不當(dāng)常常造成電流誤差超出滯環(huán)寬度：基于兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的滯環(huán)電流控制器的三相總開(kāi)關(guān)次數(shù)較高；基于兩相靜止坐標(biāo)系的滯環(huán)電流控制器由于采用了兩相靜止坐標(biāo)系，導(dǎo)致三相開(kāi)關(guān)次數(shù)不一致，三相控制不對(duì)稱。通過(guò)對(duì)基于空間矢量調(diào)制的三相滯環(huán)電流控制器（）的仿真研究表明，的外滯環(huán)寬度選擇不當(dāng)會(huì)造成三相電流畸變或者較大的電流誤差，因此選擇外滯環(huán)寬度時(shí)必須綜合考慮其對(duì)系統(tǒng)的控制性能、最大電流誤差和三相總開(kāi)關(guān)次數(shù)的影響，但是由于需要考慮的因素太多而且這些因素山東大學(xué)碩學(xué)位論文又相互制約，因此外滯環(huán)寬度的最優(yōu)值很難確定。其次，

19、在對(duì)以上三類(lèi)六種滯環(huán)控制器仿真研究的基礎(chǔ)上，本文提出了改進(jìn)方案。該方案以基于空間矢量調(diào)制的三相滯環(huán)電流控制器為基礎(chǔ)，針對(duì)其外滯環(huán)寬度較小時(shí)不能有效地控制三相電流最大誤差的問(wèn)題，采取在每一個(gè)區(qū)間內(nèi)增加一個(gè)可利用的控制電壓矢量，即在每一個(gè)區(qū)間內(nèi)，采用三個(gè)有效電壓矢量和零矢量對(duì)電流進(jìn)行控制，可以有效地控制三相電流誤差，使得系統(tǒng)的控制性能不再受外滯環(huán)寬度的影響，因此在改進(jìn)滯環(huán)電流控制器選擇外滯環(huán)寬度時(shí)只需考慮最大電流誤差，大大簡(jiǎn)化了外滯環(huán)寬度的選擇，從而克服了中存在的外滯環(huán)寬度難以選擇的問(wèn)題。為了進(jìn)一步降低三相總開(kāi)關(guān)次數(shù)，在組合邏輯設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上增加了區(qū)分零電壓矢量和的時(shí)序設(shè)計(jì)，即當(dāng)采用零矢量時(shí)，如果上

20、一個(gè)狀態(tài)為，、，、，則選用零矢量。；如果上一個(gè)狀態(tài)為：、，則選用零矢量。為了驗(yàn)證改進(jìn)方案的可行性，本文還對(duì)改進(jìn)方案進(jìn)行了詳細(xì)的仿真研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明，改進(jìn)的滯環(huán)電流控制器綜合了以上幾種控制器的優(yōu)點(diǎn)，具有開(kāi)關(guān)次數(shù)低、開(kāi)關(guān)頻率變化規(guī)則、三相控制對(duì)稱和能有效控制三相最大電流誤差等優(yōu)點(diǎn)。山東大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章基于三相靜止坐標(biāo)系的滯環(huán)電流控制器基于三相靜止坐標(biāo)系的滯環(huán)電流控制器是應(yīng)用最廣的一類(lèi)滯環(huán)電流控制器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、電流動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、系統(tǒng)運(yùn)行不受負(fù)載參數(shù)的影響、實(shí)現(xiàn)方便等優(yōu)點(diǎn)。該類(lèi)控制器包括三相獨(dú)立的滯環(huán)電流控制器和基于空間矢量調(diào)制的三相滯環(huán)電流控制器。§逆

21、變器的結(jié)構(gòu)與數(shù)學(xué)模型圖逆變器原理圖帶有感應(yīng)電機(jī)負(fù)載的三相電壓型逆變器的原理圖如圖所示。圖中，為贏流側(cè)電壓，為直流側(cè)濾波電容，。、既、。為上橋臂的開(kāi)關(guān)器件，瓦、夏、墨為下橋臂的開(kāi)關(guān)器件，。、為三相電流，屹、圪、屹為三相電壓。為了簡(jiǎn)化分析，利用等效電阻、等效電感三和等效反電動(dòng)勢(shì)代表感應(yīng)電機(jī)。由于逆變器同一橋臂上、下兩開(kāi)關(guān)器件不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通，因此三相橋臂開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)函數(shù)。，）滿足如下關(guān)系：山東大掌碩士掌位論文，當(dāng)上橋臂開(kāi)關(guān)器件。導(dǎo)通，下橋臂開(kāi)關(guān)器件瓦關(guān)斷“，、，當(dāng)上橋臂開(kāi)關(guān)器件。關(guān)斷，下橋臂開(kāi)關(guān)器件瓦導(dǎo)通。根據(jù)式（）可以看出，逆變器開(kāi)關(guān)器件狀態(tài)組合共有種，它們分別對(duì)應(yīng)于逆變器輸出的個(gè)電壓空間矢量。圖

22、為逆變器的種開(kāi)關(guān)狀態(tài)及相應(yīng)編碼（。、。），“”表示相應(yīng)支路的上橋臂開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，“”表示下橋臂開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通。：皿皿皿皿皿皿皿（）（）（）（）（）（）（）（）圖乞逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)及編碼若逆變器輸入側(cè)直流電壓為，則其輸出電壓的空間矢量可表示成：廖也船）（）式中，口：。，為矢量旋轉(zhuǎn)因子。（）圖逆變器的個(gè)電壓空間矢量山東大掌碩士學(xué)位論文將逆變器開(kāi)關(guān)器件種狀態(tài)的編碼（、。、。）代入式（），可以得到相應(yīng)的個(gè)電壓空間矢量，其模分別為和。，如圖所示。與各開(kāi)關(guān)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的三相相電壓如表。表不同開(kāi)關(guān)狀態(tài)下的相電壓圪（）圪（）（）巧（）屹（）圪一（）圪蟛一（）乃（）圪（）圪髟一（）（）圪（）巧一（）圪一（）（）蟛（）

23、巧（）（）形假設(shè)負(fù)載三相對(duì)稱，則其在三相靜止坐標(biāo)系中的電壓方程為圪哦喙心圪劃魯托（）圪咄哮塢考慮到三相對(duì)稱性，三相電壓、電流和反電動(dòng)勢(shì)應(yīng)滿足以下關(guān)系：圪圪屯（）由于電阻值很小，通常可以忽略，則方程（）可以簡(jiǎn)化為山樂(lè)大掌碩士掌位論文三礎(chǔ)屹一。上魯圪叫警即。（）一般情況下，直流電壓很大，因此（，）。根據(jù)方程（）可以看出，當(dāng)，即上橋臂開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)，電流。增大；當(dāng)，即下橋臂開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)，電流。減小。這就是滯環(huán)電流控制的基本依據(jù)。§三相獨(dú)立滯環(huán)電流控制器（）§三相獨(dú)立滯環(huán)電流控制器的工作原理三相獨(dú)立滯環(huán)電流控制器采用三個(gè)互相獨(dú)立的兩電平滯環(huán)比較器分別對(duì)三相電流進(jìn)行滯環(huán)比較，三個(gè)比

24、較器的輸出就是三相開(kāi)關(guān)信號(hào)。三相獨(dú)立滯環(huán)電流控制器的原理圖如圖所示。圖三相獨(dú)立滯環(huán)電流控制器的原理圖該控制器的工作原理為：假設(shè)，（，（。，）為給定三相電流參考信號(hào)，是電流跟蹤目標(biāo)，（。）為交流側(cè)實(shí)際輸入電流信號(hào)，當(dāng)引，卅一時(shí)（為滯環(huán)寬度，腳日，），滯環(huán)比較器輸出高電平信號(hào)，上橋臂的開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，系統(tǒng)輸入側(cè)電流增大；當(dāng)矗時(shí)，滯環(huán)比較山東大掌碩士學(xué)位論文器輸出低電平信號(hào)，下橋臂的開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，系統(tǒng)輸入側(cè)電流。，減小。這樣不斷進(jìn)行滯環(huán)比較調(diào)節(jié)，保證。始終跟蹤給定電流一且處于滯環(huán)帶內(nèi)。若給定電流波形為正弦，滯環(huán)恒定，則。亦能跟蹤給定電流。，波形將近正弦。當(dāng)滯環(huán)寬度固定時(shí)，功率開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)頻率石是變量

25、，與下述因素有關(guān)：（）廠與滯環(huán)寬度成反比，滯環(huán)越寬，越低。（）逆變器直流側(cè)電壓礦，越大，負(fù)載電流上升（或下降）的速度越快，到達(dá)滯環(huán)上限或下限的時(shí)間越短，因而辦隨值增大而增大。（）負(fù)載電感三值越大，電流的變化率越小，到達(dá)滯環(huán)上限或下限的時(shí)間就越長(zhǎng)，因而再越小。“）辦與參考電流的變化率有關(guān)，魯越大，越小，越接近的峰值，冬越小，而辦越大。由以上分析可以看出，這種具有固定滯環(huán)寬度的電流跟蹤型逆變器存在一個(gè)問(wèn)題，即在給定參考電流的一個(gè)周期內(nèi)，開(kāi)關(guān)頻率差別很大，顯然，在頻率低的時(shí)候，電流的跟蹤性能差于頻率高的時(shí)候，而且開(kāi)關(guān)頻率過(guò)低會(huì)產(chǎn)生低次諧波影響電機(jī)的性能。而參考電流的變化率接近零時(shí)，功率開(kāi)關(guān)器件的工作

26、頻率增高，加劇了開(kāi)關(guān)損耗，甚至超出功率開(kāi)關(guān)器件的安全工作區(qū)。此外，由于各相獨(dú)立的三相電流滯環(huán)比較器缺乏協(xié)調(diào)，造成了開(kāi)關(guān)方式的不均勻性和隨機(jī)性，從而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)器件的應(yīng)力增大。§三相獨(dú)立滯環(huán)電流控制器的仿真研究為了對(duì)滯環(huán)電流控制器的各方面性能進(jìn)行詳細(xì)的分析與比較，本文山東大掌碩士掌位論文利用的建立仿真模型，對(duì)其進(jìn)行了仿真研究。是一種面向科學(xué)與工程計(jì)算的高級(jí)語(yǔ)言，它集科學(xué)計(jì)算、自動(dòng)控制、電力系統(tǒng)、信號(hào)處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和圖象處理等多種功能于一體，具有很高的編程效率。它提供的是一個(gè)用來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包，它支持線性和非線性系統(tǒng)，能夠在連續(xù)時(shí)間域、離散時(shí)間域或者兩者的混合時(shí)間域里

27、進(jìn)行建模，它同樣支持具有多種采樣速率的系統(tǒng)；具有實(shí)時(shí)性、層次性和封裝子系統(tǒng)等多種功能。以上版本中的電力系統(tǒng)模塊庫(kù)，以為運(yùn)行環(huán)境，涵蓋了電路、電力電子、電氣傳動(dòng)和電力系統(tǒng)等電工學(xué)科中常用的基本元件和系統(tǒng)的仿真模型。圖滯環(huán)電流控制逆變器的通用仿真模型本文首先利用中的模塊函數(shù)建立滯環(huán)電流控制逆變器的通用仿真模型，如圖所示。該模型主要由滯環(huán)電流控制器模塊、逆變器模塊和負(fù)載模塊組成。其中，滯環(huán)電流控制器模塊是根據(jù)不同的滯環(huán)電流控制器建立的，而逆變器模塊和負(fù)載模塊則適用于所有的滯環(huán)電流控制器，因此下面首先介紹逆變器模塊和負(fù)載模塊。逆變器模塊用于獲得三相相電壓，其輸入變量為三相開(kāi)關(guān)函數(shù)。、。和。，輸出變量為

28、相電壓屹、圪和¨。根據(jù)圖逆變器的原理圖，山東大掌碩士掌位論文可以得到三相相電壓圪、和圪：圪一巧。圪。一。（）一。其中，電壓屹、圪。和吒。的表達(dá)式分別為：巧（）吒。：（。）（）根據(jù)公式（）（）可得逆變器模塊的仿真模型，如圖所示。圖通用仿真模型的逆變器模塊負(fù)載模塊用于獲得三相相電流，其輸入變量為相電壓圪、和屹，其輸出變量為三相相電流、和。為了簡(jiǎn)化分析，一般用反電動(dòng)勢(shì)、電阻和電感三代表感應(yīng)電機(jī)負(fù)載，根據(jù)公式（）可以得到三相電流的表達(dá)式為：山東大學(xué)碩士掌論文哮圪喇。哮圪尉。工生：匕一。一。（）根據(jù)以上的數(shù)學(xué)表達(dá)式可以得到負(fù)載模塊的仿真模型，如圖所示。其中。、氣和。由三個(gè)正弦波發(fā)生器構(gòu)成。圖通

29、用仿真模型的負(fù)載模塊圖三相獨(dú)立滯環(huán)電流控制器的仿真模型三相獨(dú)立滯環(huán)電流控制器的仿真模型十分簡(jiǎn)單，主要由三相電流的給定和山東大學(xué)碩士掌位論文三相滯環(huán)電流比較器兩部分組成，如圖所示。其中，三相電流的給定部分由三個(gè)正弦波發(fā)生器構(gòu)成，它實(shí)時(shí)地產(chǎn)生三相電流參考信號(hào)，提供給三相滯環(huán)電流比較器。三相滯環(huán)電流比較器部分包括三個(gè)加法器模塊和三個(gè)繼電器模塊。三個(gè)加法器用于計(jì)算三相參考電流與實(shí)際電流之差，其輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)三個(gè)繼電器模塊產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)。的繼電器模塊具有兩電平滯環(huán)比較器的傳輸特性。當(dāng)其輸入高于設(shè)定的輸入上限值時(shí)，繼電器開(kāi)啟，并一直保持開(kāi)啟狀態(tài)直到輸入降到下限值。當(dāng)其輸入低于設(shè)定的下限值時(shí)，繼電器會(huì)保持關(guān)閉，

30、并一直保持關(guān)閉狀態(tài)，直至輸入超出上限值為止。當(dāng)繼電器模塊輸出為時(shí)，表示該相實(shí)際電流小于參考電流，且誤差值超出滯環(huán)寬度的上限：當(dāng)繼電器輸出為時(shí)，表示該相實(shí)際電流大于參考電流，且誤差值超出滯環(huán)寬度的下限。表仿真參數(shù)直流側(cè)電壓等效電阻等效電感三。反電動(dòng)勢(shì)的幅值指令電流與反電動(dòng)勢(shì)的夾角指令電流的幅值頻率，利用上述仿真模型，采用表所示的仿真參數(shù)，對(duì)三相獨(dú)立滯環(huán)電流控制逆變器進(jìn)行了系統(tǒng)的仿真研究。表給出了不同的滯環(huán)寬度下秒內(nèi)三相開(kāi)關(guān)次數(shù)。、。、。及總開(kāi)關(guān)次數(shù)的仿真結(jié)果。由仿真結(jié)果可以看出，三相總開(kāi)關(guān)次數(shù)與滯環(huán)寬度的變化趨勢(shì)相反，滯環(huán)越寬，越低；、三相開(kāi)關(guān)次數(shù)基本一致，其最高開(kāi)關(guān)次數(shù)與最低開(kāi)關(guān)次數(shù)之差不超過(guò)

31、。表而，的三相開(kāi)關(guān)次數(shù)與滯環(huán)寬度的關(guān)系氓。山東大掌碩士掌位論文如果選取滯環(huán)寬度為，其它仿真參數(shù)保持不變，當(dāng)采用不同的逆變器直流側(cè)電壓時(shí)，秒內(nèi)三相總開(kāi)關(guān)次數(shù)的仿真結(jié)果如表所示。由表可見(jiàn)，三相總開(kāi)關(guān)次數(shù)，與逆變器直流側(cè)電壓圪的變化趨勢(shì)相同，即隨以的增大而增大。表的三相總開(kāi)關(guān)次數(shù)與巧的關(guān)系圪（）滯環(huán)寬度仍為，其它仿真參數(shù)不變，采用不同的電感值上，秒內(nèi)三相總開(kāi)關(guān)次數(shù)的仿真結(jié)果如表所示。由仿真結(jié)果可以看出，三相總開(kāi)關(guān)次數(shù)與電感值上的變化趨勢(shì)相反，三越大，越低。表的三相總開(kāi)關(guān)次數(shù)與三的關(guān)系（）圖內(nèi)的三相開(kāi)關(guān)總數(shù)和開(kāi)關(guān)頻率若采用表的仿真參數(shù)，選取滯環(huán)寬度為，每隔記錄一次數(shù)據(jù)并計(jì)算開(kāi)關(guān)頻率，則內(nèi)的三相總開(kāi)關(guān)次

32、數(shù)和三相總開(kāi)關(guān)頻率如圖所示。三相總開(kāi)關(guān)次數(shù)為，、三相的開(kāi)關(guān)次數(shù)分別為：，。由圖可以看出，三相總開(kāi)關(guān)頻率的變化很不規(guī)則，最大開(kāi)關(guān)頻率和山東大學(xué)碩士掌位論文最小開(kāi)關(guān)頻率相差很大，甚至能達(dá)到以上。，（）圖的相電流和開(kāi)關(guān)狀態(tài)的仿真波形若采用表的仿真參數(shù)，選取滯環(huán)寬度為，則相電流和開(kāi)關(guān)狀態(tài)的仿真波形如圖一，其中（）為一個(gè)周期的電流和開(kāi)關(guān)狀態(tài)的波形，（）為放大的電流和開(kāi)關(guān)狀態(tài)波形，與有效電壓矢量對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)由其對(duì)應(yīng)的電壓矢量的序號(hào)來(lái)表示，與零電壓矢量對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)（）與（）山東大掌碩士學(xué)位論文都由來(lái)表示。由圖（）可以看出，電流誤差并沒(méi)有嚴(yán)格限制在滯環(huán)寬度內(nèi)，有時(shí)會(huì)超出滯環(huán)寬度。當(dāng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)為（）時(shí)，相電流

33、增大，相和相電流減?。划?dāng)相電流達(dá)到滯環(huán)寬度的上限時(shí)，開(kāi)關(guān)狀態(tài)由（）變?yōu)椋ǎ嚯娏鞔藭r(shí)并沒(méi)有達(dá)到滯環(huán)寬度的下限，因此相的開(kāi)關(guān)狀態(tài)仍為。但是由于采用了零矢量，相電流開(kāi)始增大，其變化趨勢(shì)與其開(kāi)關(guān)狀態(tài)相反，此時(shí)即使相電流超出了滯環(huán)寬度的上限，其開(kāi)關(guān)器件也無(wú)法作出反應(yīng)，因此相電流處于失控狀態(tài)。只有當(dāng)相或相電流達(dá)到其滯環(huán)寬度的下限，即開(kāi)關(guān)狀態(tài)變?yōu)椋ǎ┗颍ǎr(shí)，相電流才開(kāi)始減小，此時(shí)，滯環(huán)電流控制策略才能有效地控制相電流。同樣，相和相電流也會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似的情形。由此可見(jiàn)，由于三相電流缺乏協(xié)調(diào)控制，導(dǎo)致零矢量的不適當(dāng)?shù)募尤耄瑥亩斐闪穗娏髡`差會(huì)超出滯環(huán)寬度。通過(guò)仿真可以得到三相電流的最大誤差分別為；，。由此可見(jiàn)

34、，最大電流誤差接近兩倍的滯環(huán)寬度，因此，三相獨(dú)立滯環(huán)電流控制策略不能?chē)?yán)格地將三相電流誤差限制在滯環(huán)寬度內(nèi)。§基于空司矢量調(diào)制的二相滯環(huán)電流控制器（）§基于空間矢量調(diào)制的三相滯環(huán)電流控制器的工作原理由于三相電壓、電流和反電動(dòng)勢(shì)都滿足式（），因此它們都可以用空間矢量來(lái)表示。電壓、電流和反電動(dòng)勢(shì)的空間矢量表達(dá)式分別為：耳詈（圪圪一。）（一）摩卻孛忡毛（）口（工孚：一十班）（）根據(jù)電壓方程（）可得電流矢量的微分方程為：（）山東大學(xué)碩士學(xué)位論文則電流誤差矢量的微分方程為：生：三冬（）其中，為參考電流矢量，。，一為電流誤差矢量。由此可見(jiàn)，參考電流、參考電流微分、反電動(dòng)勢(shì)和輸出電壓都對(duì)電

35、流誤差有影響。為了減小電流的變化次數(shù)即三相開(kāi)關(guān)次數(shù)，可令三拿：，則理想的輸出電壓矢量為：肌哮流誤差微分方程可以簡(jiǎn)化為：（）由上述可知，輸出電壓矢量只能是電壓矢量（，），因此電三魯（）、圖區(qū)間內(nèi)的電流誤差微分向量由此可見(jiàn)，為了減小開(kāi)關(guān)次數(shù)，是最重要的變量，因此，必須選擇合適的電壓矢量，使得石最小。逆變器輸出的六個(gè)有效電壓矢量可將復(fù)平面分為六個(gè)區(qū)間，如圖所示。當(dāng)理想輸出電壓矢量位于區(qū)間時(shí)，與電壓矢量對(duì)應(yīng)的電流誤差微分矢量如圖所示。由此可見(jiàn)，當(dāng)理想輸出山東大學(xué)碩士學(xué)位論文電壓矢量位于區(qū)間時(shí)，與空間電壓矢量、和相對(duì)應(yīng)的電流誤差微分矢量最小。在區(qū)間內(nèi)，可以利用、，和來(lái)減小電流誤差矢量的幅值，從而使得線電

36、流的變化率減小，開(kāi)關(guān)次數(shù)降低。因此，根據(jù)理想電壓矢量所處的區(qū)間就可以確定適用的空間電壓矢量。由此可見(jiàn)，為了使得輸出電流矢量跟蹤參考電流矢量，減小開(kāi)關(guān)次數(shù)，必須計(jì)算理想電壓矢量，但是，這是不實(shí)際的，因?yàn)橐?jì)算理想電壓矢量，必須首先測(cè)量反電動(dòng)勢(shì)，但反電動(dòng)勢(shì)是無(wú)法測(cè)量的。另一方面，利用滯環(huán)電流控制可以使得輸出電流矢量以幾乎可以忽略的反應(yīng)時(shí)間跟蹤參考電流矢量，而且滯環(huán)電流控制對(duì)于線電壓和負(fù)載參數(shù)的變化不敏感。但是，由于三相獨(dú)立的滯環(huán)電流控制缺乏協(xié)調(diào)，因此增大了開(kāi)關(guān)頻率，而且電流誤差峰值經(jīng)常超出滯環(huán)寬度，達(dá)到兩倍于滯環(huán)寬度。利用空間矢量調(diào)制技術(shù)可以解決滯環(huán)電流控制中存在的三相電流控制不協(xié)調(diào)的問(wèn)題。為了檢

37、測(cè)理想輸出電壓矢量的空間位置，必須利用區(qū)間檢測(cè)器。該區(qū)間檢測(cè)器無(wú)需測(cè)量反電動(dòng)勢(shì)，只需利用三個(gè)滯環(huán)比較器，其滯環(huán)寬度稍大于三相電流滯環(huán)比較器的滯環(huán)寬度。利用這三個(gè)滯環(huán)比較器的輸出信號(hào)就可確定理想輸出電壓矢量的所處區(qū)間。假設(shè)吃代表相電流內(nèi)環(huán)比較器的輸出信號(hào)，。代表滯環(huán)寬度稍大于相電流內(nèi)環(huán)比較器的相電流外環(huán)比較器的輸出信號(hào)。如果在某一瞬間利用了正確的電壓矢量，則電流誤差保持在內(nèi)滯環(huán)寬度內(nèi)。相反，如果電壓矢量不正確，則電流誤差會(huì)超出內(nèi)滯環(huán)寬度，達(dá)到外滯環(huán)寬度。因此，使用滯環(huán)寬度稍大于電流內(nèi)環(huán)比較器的電流外環(huán)比較器就可以確定理想輸出電壓矢量的所處區(qū)間。電壓空間矢量和電流外環(huán)比較器輸出信號(hào)的關(guān)系如圖所示，

38、其中，電流外環(huán)比較器的輸出信號(hào)可以確定兩個(gè)區(qū)間，根據(jù)電壓矢量的旋轉(zhuǎn)方向和最近的電流外環(huán)比較器的輸出信號(hào)就可以確定理想電壓矢量所處的區(qū)間。例如，當(dāng)電壓矢量是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，。，。，。就確定了理想空間電壓矢量處于區(qū)間；反之，當(dāng)電壓矢量是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，。，。，瓦就確定了理想空間電壓矢量處于區(qū)間。當(dāng)電壓矢量是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，空間矢量和外環(huán)比較器輸出信號(hào)的關(guān)系如表。山東大學(xué)碩士學(xué)位論文（。，吃。，。），瓦）圖電壓空間矢量和電流外環(huán)比較器輸出信號(hào)的關(guān)系巨。、一羽占一“、一圖基于空間矢量調(diào)制的滯環(huán)電流控制器的原理圖基于空間矢量調(diào)制的滯環(huán)電流控制器的原理圖如圖所示。區(qū)間檢測(cè)器由三個(gè)滯環(huán)寬度稍大的外滯環(huán)比較器組成。

39、三個(gè)滯環(huán)寬度稍小的內(nèi)環(huán)滯環(huán)比較器用于跟蹤參考電流并且將電流誤差限制在特定的范圍內(nèi)。在區(qū)間內(nèi)，利用電壓矢量。、：和。當(dāng)相電流達(dá)到內(nèi)環(huán)滯環(huán)比較器的下限而且相電流到內(nèi)環(huán)滯環(huán)比較器的上限時(shí)，吃，色，如果此時(shí)。，那么利用電壓矢量。可以增加相電流。，同時(shí)減小相電流。和相電流。另外，當(dāng)吃，島，占。時(shí)，利用可以同時(shí)增大電流。和。，減小電流，。山東大掌碩士學(xué)位論文在其它情況，采用零矢量。每當(dāng)由于區(qū)間選擇的不正確導(dǎo)致電流達(dá)到外滯環(huán)寬度的上限或下限時(shí)，區(qū)間檢測(cè)器動(dòng)作，理想電壓矢量進(jìn)入下一個(gè)區(qū)間，使得本來(lái)不能被利用的非零電壓矢量成為可利用的，因此系統(tǒng)就可以采用正確的非零電壓矢量來(lái)減小電流誤差幅值。由此可見(jiàn)，由于區(qū)間的

40、自動(dòng)調(diào)節(jié)，起始區(qū)間可以任意設(shè)定。開(kāi)關(guān)狀態(tài)表如表所示。表基于空間矢量調(diào)制的滯環(huán)電流控制器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)表？尻。蟛區(qū)間巧其它情況杉巧蟛其它情況蟛其它情況蟛虻彰蟛其它情況蟛蝣其它情況其它情況蟛與傳統(tǒng)的滯環(huán)電流控制器相比，基于空間矢量調(diào)制的滯環(huán)電流控制器綜合了空間矢量調(diào)制和滯環(huán)電流控制器的優(yōu)點(diǎn)，可以獲得更為規(guī)則的開(kāi)關(guān)方式，在每個(gè)區(qū)間內(nèi)，其應(yīng)用的空間矢量與空間矢量調(diào)制技術(shù)應(yīng)用的空間矢量相同，而且由于更多地利用了零矢量，可以大大降低開(kāi)關(guān)頻率。此外，這種控制器的山東大掌碩士學(xué)位論文電流誤差響應(yīng)時(shí)間幾乎可以忽略，而且其對(duì)線電壓和負(fù)載參數(shù)的變化不敏感。§基于空間矢量調(diào)制的三相滯環(huán)電流控制器的仿真研究基于空

41、間矢量調(diào)制的三相滯環(huán)電流控制器的仿真模型如圖所示。與三相獨(dú)立滯環(huán)電流控制器的仿真模型相比，該模型除了具有三相電流給定部分和三相滯環(huán)比較部分以外，還增加了區(qū)間檢測(cè)模塊和開(kāi)關(guān)狀態(tài)表模塊。區(qū)間檢測(cè)模塊用于確定當(dāng)前理想輸出電壓矢量的空間位置，開(kāi)關(guān)狀態(tài)表模塊用于輸出三相開(kāi)關(guān)信號(hào)。圖一基于空間矢量調(diào)制的三相滯環(huán)電流控制器的仿真模型區(qū)間檢測(cè)模塊由三個(gè)繼電器和一個(gè)組合邏輯器件組成，其具體結(jié)構(gòu)如圖。繼電器模塊仍然用于實(shí)現(xiàn)滯環(huán)比較功能。組合邏輯模塊能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的真值表，其參數(shù)為一矩陣。矩陣的每一行定義了不同輸入組合下的輸出，矩陣的每一列對(duì)應(yīng)輸出向量的一個(gè)元素。矩陣的列數(shù)為模塊輸出的數(shù)目，矩陣的行數(shù)為所有輸入的

42、組合。若模塊有月個(gè)輸入，則模塊的行數(shù)為”。若模塊有個(gè)輸出，則模塊的參數(shù)為”的矩陣。圖中，組合邏輯模塊的輸入山東大學(xué)碩士學(xué)位論文為三個(gè)繼電器的輸出，其輸出為區(qū)間序號(hào)，因此其參數(shù)真值表為：；：；：；。由于輸入組合不可能出現(xiàn)（）和（），因此（）和（）對(duì)應(yīng)的輸出可以設(shè)定為任意輸出，筆者將其設(shè)定為。曾叫丑一“們圖仿真模型的區(qū)間檢測(cè)模塊開(kāi)關(guān)狀態(tài)表模塊如圖。該模塊主要包括六個(gè)組合邏輯模塊和一個(gè)多通道開(kāi)關(guān)模塊。開(kāi)關(guān)狀態(tài)表模塊的輸入為區(qū)間檢測(cè)模塊和三相滯環(huán)比較部分的輸出，其輸出為三相開(kāi)關(guān)狀態(tài)。其中，從上到下，六個(gè)組合邏輯模塊根據(jù)三相滯環(huán)比較部分的輸出分別實(shí)現(xiàn)一區(qū)間的開(kāi)關(guān)邏輯。根據(jù)表就可以得到與區(qū)間一對(duì)應(yīng)的真值表

43、。以區(qū)間為例，其對(duì)應(yīng)的真值表為：；：；。多通道開(kāi)關(guān)可實(shí)現(xiàn)多通道選通功能。它的第一個(gè)輸入為控制輸入，其余的輸入為數(shù)據(jù)輸入，控制輸入值決定了哪個(gè)通道的輸入數(shù)據(jù)被選通。在圖一中，多通道開(kāi)關(guān)根據(jù)區(qū)間檢測(cè)器的輸出選擇對(duì)應(yīng)區(qū)間的開(kāi)關(guān)邏輯，輸出三相開(kāi)關(guān)狀態(tài)。：珈丑一工卜一巖卅川丑一網(wǎng)。弋幽枷一圖瞧叫仿真模型的開(kāi)關(guān)狀態(tài)表模塊咖丑一山東大掌碩士學(xué)位論文利用上述仿真模型，采用表所示的仿真參數(shù)，對(duì)基于空間矢量調(diào)制的滯環(huán)電流控制逆變器進(jìn)行系統(tǒng)的仿真研究。當(dāng)外滯環(huán)寬度為，內(nèi)滯環(huán)寬度為時(shí)，半個(gè)周期的三相電流波形、開(kāi)關(guān)狀態(tài)和區(qū)間波形如圖一所示。由圖可以看出，三相電流波形有明顯的畸變。以理想電壓矢量位于區(qū)間時(shí)三相電流的畸變?yōu)?/p>

44、例，對(duì)三相電流的失控現(xiàn)象進(jìn)行說(shuō)明。根據(jù)開(kāi)關(guān)邏輯，由于此時(shí)理想電壓矢量處于區(qū)間，因此在此區(qū)間內(nèi)，只能利用（），（）和（）三種開(kāi)關(guān)狀態(tài)。當(dāng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)由（）變?yōu)椋ǎr(shí)，相電流繼續(xù)減小，相電流繼續(xù)增大，而相電流由減小的趨勢(shì)變?yōu)樵龃蟮内厔?shì)。當(dāng)相電流達(dá)到滯環(huán)的上限時(shí)，開(kāi)關(guān)狀態(tài)變?yōu)椋ǎ?，根?jù)開(kāi)關(guān)邏輯，此時(shí)只能選用零開(kāi)關(guān)狀態(tài)（）。由于采用了零矢量，雖然相電流和相電流都沒(méi)有達(dá)到滯環(huán)的限制，但是相電流開(kāi)始增大，相電流開(kāi)始減小，相電流和相電流的變化趨勢(shì)都與原來(lái)的變化趨勢(shì)相反，他們都處于失控狀態(tài)，只有相電流能夠得到有效的控制，開(kāi)始減小。當(dāng)相電流減小到滯環(huán)的下限時(shí)，開(kāi)關(guān)狀態(tài)變?yōu)椋ǎ藭r(shí)，三相電流得到有效地控制，相電流開(kāi)始減小，相和電流開(kāi)始增大，但是，由于相電流和相電流的誤差仍然很大，因此當(dāng)相電流和相電流還未能回到滯環(huán)寬度內(nèi)時(shí)，相電流再次達(dá)到滯環(huán)的上限，相電流和相電流又處于失控狀態(tài)。如此反復(fù)幾次后，相電流和相電流才能回到滯環(huán)寬度內(nèi)。由此可見(jiàn)，在這種情況下，由于零矢量的使用不當(dāng)，因此三相電流經(jīng)常處于失控狀態(tài)