三相PWM變換器矢量控制與直接功率控制研究

由圖可得：

由此可知，如果電網磁鏈矢量位置確定，通過選擇不同的電壓空間矢量，可控制磁鏈矢量分量ψod，ψoq的變化效果，繼而可決定每個電壓矢量對有功、無功功率的影響。

電壓矢量的標識、扇區(qū)的劃分及三相PWM變換器磁鏈矢量如圖5所示。

根據(jù)上述分析，可得三相PWM變換器DPC開關表，如表1所示。

根據(jù)以上分析，得到如圖6所示的三相PWM變換器DPC框圖。

4 實驗及結果分析

搭建了基于XC2785單片機的實驗平臺，并對三相PWM變換器的矢量控制與DPC進行實驗比較及分析。實驗參數(shù)為：直流母線電壓200 V，網側進線電感20 mH，三相PWM變換器開關頻率為10 kHz，每相電阻負載Rf=77 Ω。實驗對三相PWM的矢量控制與DPC進行比較，波形如圖7所示。

圖7a，b示出兩種方案穩(wěn)態(tài)時功率因數(shù)為1的a相電壓、電流比較波形。由圖可見，矢量控制方案電流波形正弦度好，而DPC的電流波形發(fā)生畸變，但兩種控制方案均能保證系統(tǒng)單位功率因數(shù)運行，達到預期控制目標。

圖7c，d為兩種控制方案在母線電壓由200 V變化到280 V時的動態(tài)比較波形。圖7e，f為兩種控制方案在無功分量動態(tài)變化時的比較波形。分析可知，矢量控制達到穩(wěn)態(tài)后較為穩(wěn)定，控制性能良好，但動態(tài)過程較長。而DPC動態(tài)性能良好，能迅速達到穩(wěn)態(tài)，但穩(wěn)態(tài)后波形略有振動

5 結論

對三相PWM變換器的矢量控制與基于滯環(huán)控制的直接功率控制進行比較分析，通過實驗可知：電網電壓定向的矢量控制有固定的開關頻率，穩(wěn)態(tài)性能良好，但由于通過雙閉環(huán)進行控制，算法較為復雜，因受PI參數(shù)的制約，動態(tài)響應稍慢。基于滯環(huán)控制的直接功率控制算法簡單，具有良好的動態(tài)性能，但其開關頻率不固定，穩(wěn)態(tài)時電流紋波較大，穩(wěn)態(tài)性能不如矢量控制。兩種方案各有優(yōu)缺點，但皆能達到預期的控制目標