基于SVPWM的三相混合開關電流型整流器的優化控制策略研究

圖6 優化SVPWM扇區I內的矢量時序圖 圖7 優化SVPWM中扇區I到扇區Ⅱ的矢量時序圖

4 仿真結果

對三相混合開關PWM電流型整流器使用優化空間矢量控制策略進行仿真驗證。仿真電路的功率為300kW，直流側電流為700A；網側濾波器諧振頻率為750Hz，濾波交流電感為100μH，等效串聯電阻為0.047Ω，網側三相濾波電容為450μF，則濾波器的品質因數約為10；電路的工作頻率為2.4kHz。

圖8 優化控制策略的網側電流波形：（a）相網側PWM電流波形；（b）各相網側電流波形

圖8為網側電流波形。對網側電流進行傅里葉分析，圖8(b)中網側電流Isa的THD≈11.66%，各次諧波分量列于表1。5次到19次諧波由濾波器諧振放大，49次和53次為開關頻率及其邊頻諧波。通過增加諧振吸收電路來濾除低次諧波，網側電流如圖9所示。

圖9 (a)吸收17次諧波后的網側電流波形；（b）吸收5次、11次和17次諧波后的網側電流波形

圖10 傳統控制策略的網側電流波形:(a)a相網側PWM電流波形；（b）a相網側電流電壓波形

圖9(a)中，濾除17次電流諧波后，網側電流Isa的THD≈9.21%。圖9(b)中同時諧振吸收5次、11次和17次電流諧波后，Isa的THD≈5.89%。比較傳統的電流型空間矢量來分配網側電流脈沖，在相同的晶閘管關斷時間和電路調制比條件下，電路的最高工作頻率為1.2kHz。使用相同的電路拓撲參數進行仿真，網側電流波形如圖10所示。由于網側濾波器的轉折頻率太接近于電路的工作頻率，故開關頻率及其邊頻的諧波不易濾除。圖10(b)中最大諧波分量是基波的26.71%；網側電流Isa的THD≈33.2%。要減小THD需要增加網側濾波電感；另外開關頻率降低一半后，直流側濾波效果要到達原來的要求，濾波電容不變時，需要4倍原來的直流濾波電感。由仿真可見，通過優化空間矢量來提高開關頻率，可減小濾波電感和電容，降低整體系統的體積和成本；雖會造成網側電流一定的畸變，通過采用諧振吸收電路，可使電網側電流諧波明顯被抑制。