一种基于前馈控制的平均电流控制方案.doc
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1、一种基于前馈控制的平均电流控制方案摘要:在传统平均电流控制电压环路基础上,提出了一种基于前馈控制的平均电流控制方案,电压环加入负载前馈控制和电网电压前馈控制,减小直流侧电压超调量;电流环采用误差迭代PI算法,实现无静差调节,优化三相VIENNA整流器的动态响应。所提出的负载前馈变量仅在负载阶跃时更新,在稳态时保持恒定。另外,本文对频域响应特性进行分析并通过仿真加以验证。0 引言随着半导体器件的飞速发展,高性能的整流拓扑也应运而生,VIENNA整流器由于其高效的三级结构而被提出,并广泛应用于电动汽车、航空航天等要求功率因数较高且线路电流谐波失真较低的场合。传统平均电流控制稳定性好,电压外环用于调
2、节输出电压,电流内环按电压外环输出的电流指令控制状态空间平均电感电流,使电流快速跟踪电压相位1。这种控制方案虽然可以获得单位功率运行且总谐波失真较低,但是PI环节控制器运算量大,导致输出电压动态响应较差。当负载突增时,会导致输出电压偏移,甚至系统失稳。目前,优化VIENNA整流器平均电流控制的动态性能的方法主要有以下几种。文献2提出一种新型的电流前馈平均电流控制模式,推导低通滤波器的增益来加快电压环响应,但网侧电压不稳定时,滤波器的设置比较困难;文献3采用直接功率控制提高了系统的动态性能,但是计算较为复杂;文献4提出了基于扰动观测器的前馈控制,在负载波动或是网侧电压波动时表现出良好的动态性能。
3、本文在传统平均电流控制的基础上加入前馈控制策略,进一步优化系统的动态性能。提出的前馈控制计算中需要对负载电流采样,继而求出前馈变量值。同时,采用误差迭代PI算法代替传统的PI算法,以实现电流内环无静差调节。1 传统平均电流模式控制图1为三相VIENNA整流器等效模型,功率器件仅承受一半输出电压,为高压输出提供了可能。传统的平均电流控制框图如图2所示。图中,输出电压u0与参考值m,当负载变化时,um值也相应改变,以平衡输入输出功率。从暂态到稳态的持续时间取决于um的变化率。um变化率降低会导致负载阶跃时系统从失衡状态到稳态的持续时间较长。2 基于前馈控制的平均电流控制图中,Zeq(s)为等效输出
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- 一种 基于 控制 平均 电流 方案
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