变频器PWM整流器的直接电流控制

    单相直接电流控制整流器是采用电压控制外环和电流控制内环的双闭环控制结构，图4-11为其控制框图。

    图4-11    单相电流滞环控制的斩波式PWM整流器控制框图

   L-逆变器外接电感；Rs-线路及电感L的电阻；RL、eL-分别为直流负载电阻和反电动势

    其工作原理为：当整流器负载消耗功率时即整流器工作在整流状态，整流器直流部分的电压Ud低于给定值Ud*时，即

   eu=Ud*-Ud>0

电压调节器输出符号为正的信号Cu；设电网输入电压为U，经一比例放大器后得到与U同相位的正弦电压ui；ui与Cu的乘积作为给定电流i*，显然i*与U相同，如果能够控制电流i跟踪i*，那么能量就以单位功率因数从电网流向负载。反之，当整流器负载再生能量（如直流电机制动过程），即整流器工作在整流状态，整流器直流部分的电压Ud高于给定值Ud*时即

   eu=Ud* - Ud <0

电压凋节器输出符号为负的信号Cu；设电网输入电压为U，经一比例放大器后得到与U同相位的正弦电压ui；ui与Cu的乘积作为给定电流i*，显然i*与U反相，如果能够控制电流i跟踪i*，那么能量就以单位功率因数流向电网。

    从以上分析可以看出，电流环使输入电流i跟踪给定电流i*，实现可逆整流器在整流和逆变两种状态之间的变换；电压环控制整流器直流部分保持恒定。这就是电流滞环控制的斩波式PWM整流器的控制原理。

    在图4-7所述的单相全控桥斩波式PWM整流器中，开关信号S定义如下：

   S=1：VS1或V1、VS4或V4导通，VS2和V2、VS3和V3关断；

   S=0：VS1和V1、VS4和V4关断，VS2或V2、VS3或V3导通。

    忽略线路中等效电阻，当S=1时，则得L di/dt =u-Ud，i减小；当S=0时，则得L di/dt = u+Ud，i增加。显然按照一定的控制规律改变S的取值，i即可按特定的规律变化，从而实现对输入电流的控制。在控制过程中必须保证Ud大于输入电压U的峰值。

    在图4-11所示的结构图中，电流滞环控制器如图4-12所示。

    图4-12    电流滞环PWM控制器

    图4-13    电流变化轨迹图

    在图4-12、图4-13所示的框图中，i*为给定电流，i为整流器输出电流，h为滞环宽度。电流滞环控制的工作过程：当i*-i≥h时，电流滞环控制器输出S=1，使i开始减小；当减小至i*-i≤h时，电流滞环控制器输出S=0，使i开始增加；当增至i*-i≥h时，S=1。依此类推，从而保证了整流器输入电流i对给定电流i*的跟踪，使输入电流i与电网电压U保持同相或相位相差180°，系统的功率因数保持为1。

    电流滞环控制的可逆斩波式PWM整流器具有实现容易、电流控制效果好等优点，也是目前使用最成熟的一种电流控制方法。但由于需采用双闭环控制，系统相对较复杂。

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