电流滞环跟踪控制分析

三 相 的关 系式 相 加 ,
,
子、
、
夕之 一
洲 砚
‘
乙 艺 , 一
“, 一
、
瓦厂 一一
考虑 三 相平衡
全,
艺 月。
得
一 一 艺 问
· 电 气传 动 和 自动 控 制 ·
对 于 各 相 开 关 状 态 , 引起 的 电 压 变 化 , 由 式 可作出表 ‘
开关 状 态
。
‘
单位
,一、
单位
一
一
一
一1
一1
上升, 到 过
点 后 , 。 二 一 , 电流 沿
况 分别 写 成
,
仃
下降 , 这样式 可按两种情
对
段,
。
一
。
对
段,
盆
。
一
一。
喇
若 心 的变化 率超 过
、
二 式 的 关 系 时, 。
就 无 法跟 踪 。
从 图 中的 几 何 关 系 可 以 求 出 开 关 频 率 。 二左
歇
一 一
一
。
二上 五
蔡 、访丁
然 而 尽 管 许 多 文 章 报 道 了交 流 传 动 系 统 中 采 用 电 流 滞 环 跟 踪 控 制 , 但 对 它 的 分 析 却较 少 。 本 之将 对 它 的 一 些 内部关 系 作 初 步 探 讨 。
wenku.baidu.com
乞
平。
在 这 种方法 中, 显然 介
越 高 , , 越接 近 汀 , 并 且逆
变器 的开关周 期总 是 几
二 相 开 关 状 态 的 随 机 性 , 因 此 在 i、 的 上 升 阶 段 山 , 及 下降阶段 山 : 的 电流 变 化 率 就可 能 不 是唯 一 的 , 电 流波
形 显 折线 变化 , △tl 及 △t: 不 如 单相 那 样 可 找 出 相 应 的
数学关系 。
此 外 , 与 单 相 不 同 的 是 , 相 电流 有 可 能超 出 环 宽 的
也越小 ,
就 越 大 。 当 电机 堵 转 时 ,
为 。
。,
式就变
成
专一 已 ‘二 “‘’
万 八乙、
此 时 , 当 。。 、 一 。, 即 。 一
田孟 、“
令 二 时 , 得最高频率 ‘
生生
这 是 滞环 宽 度 控 制 中可 能 出现 的 最 高 频 率 , ’言可
作 为根 据 功 率 管 的 容 许开 关 频 率 选 择 环 宽 的参 考 。 例
若把 v 、 看成一个附加值 , 显然也可处理成中性线相连
的情况 , 参见 图 6 。
于 习T 一 考 虑 式 u/ 2 一
(9) 及表 1 , 三
。·
Tl 相 滞 环 电 流
VN
匕乞当 形跟数写式踪学 成 控 模如 制 型下 的 可
几|冲 11巨 习|11
ZS a 广l|elL|
兰d t
一 兰6I. 一 S “
通过 逆变器开关状 态的改变 , 使逆 变 器输 出 的 电 压 方 向 改 变 , 从 而 使 实 际 电流 方 向 改 变 , 回到 环 内来 。 参 见 图 显 。
然, 滞 环 宽度 越 小 , 实 际 电流
忽略 丈与 元 开关 状 态 切 换时 的 死 区 延时 。 由 于 逆变器 开 关频 率 很 高, 定 子 漏感 的 影 响 远
如,
,
。
, 五一
, 则 人。 约为
。
在 上 述 单 相 分 析 的 基 础 上 , 分 析 三 相 电机 的情 况 。 若 电机 为 星 形 联 接 , 而 且 它 的中 性 点 和 逆 变器 直 流 电 源 的 中 性 点 相 连 时 , 电机 所承 受 的 各 相 电 压 仅 由本 相 桥臂 的 开 关 状态 决 定 , 三 相 是独 立 的 , 其过 程 和 上 面 讨 论 的 单 相 情 况相 同 。 然 而 在 实际 运 行 中 , 三 相 电机 的 中 性 点 往 往 并 不 和 直 流 侧 中性 点 相连 , 考虑 三 相 电 流 平 衡关 系 , 某 一 相 的 电流 不仅 受 到 本 相桥臂 开 关状 态 的 影 啊 , 还 取 决 于 其 他 二 相 桥臂 的开 关 状 态 。
大 于 定 子 一 电阻 , 将 定 子 电阻 忽 略 。
这 样 , 对图 就有
杂一 。·
一 崛·
、
· 电 气传 动 和 自动 控 制 ·
《电 气 自动 化 》 年 第 期
在 图 中的 一 个
开 关 周 期 之 内, 由于
时间 很 短, 可 以 认为
反 电势 。 不变, 从
点开 始, 。
, 电流
沿
坏波形 · 电 流 滞 环 跟 踪 控 制 的逆 变器 实 际 上 已构成 了 砰 一 砰控制的电流闭环 、 若忽略逆变器延迟 时间 当偏差较 小 时 , 电机 电流 可以 被 认 为 是 随 时 可 控 的 。 这 就 将 电 机
越 接 近 参考 电流 , 但 广 与 的 开 关 频 率 越 高 。
的整 数倍 。 然 而 , 与 叮 之 间 的误 差 不 象滞环 宽 度 控制
法 那样在环 宽之 内, 二者 之间 的误差和采 样频率 有什
么 关 系 也 是 我 们所 关 心 的 。
三 、 电流 滞环跟 踪控 制的分 析
二 、 电流 滞环 跟踪 控制 的二种 方 法
滞环宽度控制法 这 种方法 是设 置 一 个滞 后 比较 器 , 将 给 定 参 考 电流 ‘ 与 实 际 电流 , 比 较 , 当 二 者 之 差超 出滞 环 的半 宽 。 时,
限制阁 。
例如 图 7 中 , 在 t,
时刻 ,
。 i
遇到
了参考 电流
汀
的 环 宽 下 限 , S 。 变 为 1 。 本 来 S 。 改 变 应 使 i。 增 大 , 回 到
环 内来 , 但 此 时 电机 的 三 相 电压 都 为 零 (亦 称 零 矢 量 状
态,
S
。、 S
‘、 S
。 均为一
1
时 同此) ,
位 于 略 大 于 ;: 的 A 点 , 于
是 在:
采 徉瞬 间 , ‘ S
“ ~
一1 ,
辈
便 降 过 后 六
电机 电流处 于失 控状
态 , 其绝 对 数 值 逐 步 减 小 , 即 向正 弦 波 内侧 变 化 .于 是
6 · 电 气传 动 和 自动 控 制 ·
二 继 续 减 小 , 超 出 环 宽 , 直 到 时刻 , ‘ 变 为 一 三 , 相 流退 出 零 矢 量状 态 , , 。 才 会 回 到 环 内来 。 文献 〕 〕
分 别 介 绍 了克 服这个缺 点 的 一 些方法 。
二 多 万 尸 /
. 2
同步开关
法 控制中的关系
对于 采用同步
开关 法 的 电流 跟 踪
沂粥抓‘叹斋{合{“
\
\
to
t-
S 二 S卜S t
U。
U‘
一1
1
1 一 Z u /3
u/3
U。 u /3
t 1 tZ tZ t3 t3 t 4
1
1
1
1
1司
l一 1一 l
作 锯 齿 状 变 化 时,
显然
。。
下降,
_
: 子 上升 时 电流 误 差
DB
要
比二者均
上升
时的 E F 大 ( 即 二 者 导 数 符 号 相 异 时 比 相 同 时 电 流 误
差要大 ), 我 们选 前 一种 情 况 作 讨 论 设 在 t。 时刻 禹
:1 卜 尸l!|卫!!IL
土少卜 山
E>F
滞环 宽 度 控制法 为 了 便 于 深 入 分 析 三 相 电 流 滞 环 跟踪 控 制 中 的关 系 先 分 析 相 一相 。 图 中 。 是 电机 的 反 电势 正 弦 量 , 是 定 子 漏 感 。 以 。 一 表示 才导 通 , 元 关断 “ 一 〕表 示 之关 断 , 入 导 通 。 此 外 , 为分析 方 便起 见 , 作 以 一 「假 定
一 S。
一 S。
一 凡门
+
25 。
一 S;
一S 十 25 _
阵 匡 !比 ‘ J !l! |
盖
(11 )
再 看 三 相 时 的 开 关 频率 。 从 式 (11 )可 看 出 , 任 一 开
关状 态 凡 的变化 , 不 仅使本相 , 而 且使 电机其 他叹 相
的输 入电压都 发生变化 , 从而使 各相 电流变化率 都发
图
若以 一 ,
,
分别对应于
三 相 对 、
、。
,
十 “
。
艺 ‘ 一 。 , 可 写 成
一 。。 以
了
关断 , 一 时情况相反 。
, 一 对 应 于 梦导 通 , 再 令 电机 三 相 绕 组 中性点
对 直流 电源 中性 点 的 电 压 为 , 则 有
会一 。·
一 了
, 一 犷·
将
其中
严 一 沁 即为电机各相承受的实 际 电压 。
乙。 十 石 一 下勺 “
、
一 丫 一 又也。 十
订
一
、。 ‘
“
或 开关频率
广、 。
乙入
戈一 丁 少‘
“石
专一
·
一 毗‘“ “ ’‘
了
切去二。。 、
《电 气 自动 化 》 年 第 期
据此 , 可以得 出这祥 一 些 结论
开关 频 率 和 环宽 成 反 比 。
定子 电流 角 频 率 。 越 低 , 转 速 越 低 , 反 电 热 瓦
十
图
为相 应的线
路 。 当 心 汀 时 , 电压 比 较
器输 出低 电平 , 在 触发
器 端脉 冲到 来 时, 端
输 出 低 电 平 , 反 之 输 出高 电
复 杂 的 电压模型 改 造成 电流 模 型 使控 制 简 单 , 适宜 于 矢 量控 制 。 同 时 这 种 电流 闭环 又 使 对 象 的 动 态 响 应 加 快 , 环 内 的 扰 动可 被 克服 , 还 可 以 防 比逆 变 器 过 流 , 从 而 对 功 率 开 关 元 件 于分 有 利 。 这 些 都 和 直流 双 闭 环 调 速 系统 中的 电流 环 作 用 相 似 。
一1
1
1
1
一1
l 一1
一1
一1 一 1
1
一3
一1 一1 一1
一3
一
一
2
一1
一1
一2
1
1
一1
2
一1
一1
一l
2
0
0
0
从 表 中 可 以 看 到 在 三 相 滞 环 电流 控 制 中 , 输入 电
机 的相 电 压 (即 0 .55 , u
一V
为 二 )
0、
士u /3
,
或 土 Zu
/3 ,
而
在 单 相 或 三 相 中线 接 直 流 电源 中性 点 时 , 为 士 可2 。 倘
生变 化 。 图 7 显 示 了 i 的 一 个 开 关周 期 内 , 二 相 电流 可 能 出 现 的 情况 及相 应 的刀l关 状 态 与 电 机 相 电压 U (例
如 时 从 图 中可 以 看 到 ,
a
j=
,u 。 =
(25
一 S 一 5 。
‘u
。
)
/6 )
,
对 于 三相 电流 滞 环 控 制 , 由于 在 一 个 开 关周 期 内其他
、誓
山
‘ 、
八
十 又一 下甲 “ “不
乙
厂
一 吸乙。 十 乙 一 万 “
在
段,
成一 一 一
一
。
一
习飞 飞
成 广 ,
、。
八
十 下 一 “
丫
汉石
山
广
二厂 “
丫卜 令
—— 得 山
于是 一 个 开 关周 期 为
,
之万 、
十 又七 召 十 石 一 丁丁
口石
厂 下下蕊下
乙祝 人
一 二州 ‘
十艺
,
— 不 二
,
又
—了 一 一 “‘ 任
系 并 给 出 了 实验 结 果 。
【关 键 词 】 电 流 滞 环 控 制 脉 宽控 制
前
言
电 流 滞 环 跟踪 控 制 在 交 流 调 速 系 统 中得 到 一 越 来 越 多 的 应用 。 它 的 基 本 思 想就 是将三相 定 子 电 流给 定
信 号 与检 测 到 的 相 应 定 子 电 流 信 号 比 较 , 若 实 际 电 流 大 于给定 值 , 则通过 逆变 器 使之减 小 , 反之 增大 。 这 样 , 电 流 波形 围 绕 给 定 正 弦波 作 锯 齿 状 变化 , 并 将 偏 差 限 制 在 一 定 范 围 内 。 同 时 , 电压 波 形 成 为 宽 度 被 调制 的
电流滞环跟踪控制分析
上海 轻工业 高等 专科 学校 上海工业大学
马 立华 陈 伯时
【提 要 】 采 用 电流 滞 环 跟 踪 控 制的
逆 变器 硬 件简 鱿 , 性 能 较好 分 析 了在 电流 跟 踪 控 制中 采用 滞环 宽度 及
同 步 开关 的 二 种 方 法 , 探 讨 了滞 环 宽 度 与 逆 变 器 开关 频 率 间 的 关 系 , 及 同 步 开 关 法 中 电 流 误差 与 同步 开 关 频 率 间 的关
0
u /3
0
0
u /3 一 Z u / 3
Z
u /
3
. 舀/ 3
. u/ 3
控 制, 其 数 学模 型 与 式 ( 11) 是 一 致 的 , 但参 考 图 2 , 开 关函 数 S, 仅在 采
样 瞬 间发 生变 化 。 下面 以 a 相讨论 儿 与 订 之 间 的误 差 。
从 图 8 中可以 看 到 , 当 i。 围绕 心
同步开关法
电流 滞 环跟踪 控 制 的 另一 种方 法 是 同步 开关型
法 门 它 的 基 本 思 路 是 在 梅 一 个 等距 的 采 样 瞬 间将参考
电流 叮 与实 际 电流 卜 作 比 较 参 见图
若 。
,
叮,
则发 出 信 号 使 ’ 产关 厂 导 通 , 使 相 电 流 减 小 , 若 在 采 样瞬 间 , 汀 , 其过程相反 。