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前言:
此文章是在参与三相PWM整流器项目后,对其理解,以前并没有从事相关行业经验。 参与项目前涉及相关知识点(储备): 1.SVPWM算法的掌握与理解。 2.不可控整流。 3.DC-DCbuck,BOOST电源理解 参与次项目后,知识点(新增)。 1.三相 ,单同步坐标系锁相算法(电网电压平衡) 2.单相,延迟法虚拟两相锁相算法 3.电压外环闭环控制算法(直流母线电压) 4.电流内环闭环控制算法(交流测电流控制) 5.clark坐标变换原理 6.park坐标变换原理 7.PID调节器 8.TZ模块中断了解 9.can通讯 接下来文章将围绕此项目涉及知识点展开描述: 三相PWM(PFC)拓扑结构 电感电压超前于电感电流90度 公式如下: 四象限原理: 控功率因素为1; 图2钟当交流测电流电流在B点时,电流方向与电网方向同向,功率因素为1,实现整流,此时整流器向电网吸收能量。处于电动状态,耗电、耗能; 图4钟当交流测电流电流在D点时,电流方向与电网方向方向,功率因素为-1,实现逆变,此时整流器向电网发送能量。处于发电状态,省电、节能; 此时问题来了,从数学角度将,在D点为什么会并网呢?不是电流与电压反向了吗?不是会有污染吗? 解答: 电流和电压是两个概念。 **理解:**建立一个最简单的系统,A是发电机(电网),B是用户(整流器)。AB之间用导线相连。如果设定从A-》B电流方向为正,那么A流出正的电流,B流入正的电流;反之也可以说A流入负的电流,又因为电流是正弦波,反向等于相位差180度。 但是在一般研究电力系统的时候,通常不会去计算电流,而是直接研究功率。 有功功率:P=UIcoswt; 无功功率:Q=UIsinwt; wt是UI之间的夹角。又因为电流在一根导线上是处处相等的,如果在AB上没有功率消耗的话,那么A点流入的功率和B点流出的功率必然相等,所以AB亮点的电压是相等的。 交流侧电感的设计尤为重要,起到升压和滤除谐波作用;桥式功 率开关管连接网侧和直流侧,通过对开关管的控制实现能量流动方向控制;并联的二 极管在开关管关断时,起到续流的作用;**直流侧的储能电容是电压型 PWM 整流器的 标志,**直流侧电容不仅可以滤除输出电压纹波,稳定输出电压,还可以滤除因为直流 母线电压 PWM 调制作用,在网侧电流中产生的谐波。 通过上述描述: 可以很容易理解,可以通过控制交流测电流i,实现交流侧电压并网的目的。 通过四象限原理: 上述数学模型可以知道。 通过控制交流侧变量可以控制直流侧变量,反之也可以实现直流侧对交流测的控制。 接下来的内容将描述如何控制环路,从系统层面与软件层面进行理解。 系统框图 1.无锁相环的系统框图 环路理解: 1.含锁相环的系统框图 以下附有两张系统框图,图一为此软件的结构,图2为另一种理解形式,两种形式一样 见下分析: 图1中是用的dq轴电压转换,图2是用Alp,belta轴电压转换;结果是一样的环路控制。 此处放两张图的目的是,为了更好的理解此环路控制原理。 环路理解:以图一为例, 软件层面理解 后续补充软件流程图。 软件控制中分为三个环路, 1.电压外环,电压外环为在控制直流侧输出电压,并依据设计的控制策略为电流内环提供参考电流。 软件中 函数名:void VoltLoop(void); 输出变量:RefRecID ; 电压外环为电流内环提供参考电流。 RefRecID = iTempLAx / Funcode.BasicPara.RefRecIDFilter; 2.锁相环路 软件中: 函数名:void PhaseLock(void) 输出变量:IinTheta 其他输出变量: IinSin = SUBPTR_SINCAL(IinTheta); IinCos = SUBPTR_SINCAL(IinTheta + 0x4000); IinD = IinDAcc 》》 15; IinQ = IinQAcc 》》 15; 3电流内环 依据设计控制策略,控制交流侧电流快速追踪参考电流,实现交流侧电流跟踪电网电压同相位波动。 电压内环数学模型如下所示: 软件中: void CurrentLoop(void) 电压外环提供的参考电流,交流侧电流跟踪参考电流。Q轴参考电流为0,控功率为1.(坐标变换用到锁相角度IinTheta) TempErr = RefRecID - IinD; TempErr = 0 - IinQ; 输出 VinDRefPI 、VinQRefPI 4.通过环路输出的参考电压: pwm输出的参考电压D、Q轴,如电流内环数学模型所示。 void PwmRefUdq(void) { VinDRefC = ((int32)IinQ * Funcode.BasicPara.LCoeff) / 100; VinQRefC = ((int32)IinD * Funcode.BasicPara.LCoeff) / 100; PwmRecD = VinD + VinDRefC - VinDRefPI; PwmRecQ = VinQ - VinQRefC - VinQRefPI; } 电流内环还有无差拍电流控制。需要再次理解???? 5.SVPWM发波(母线电压逆变中,有一个调制系数,调幅值???(确定)) 旋转–》静止变换;2/3变换;整流器SPWM发波 坐标旋转用到的角度为IinTheta void PwmGen(void) IinSin = SUBPTR_SINCAL(IinTheta); IinCos = SUBPTR_SINCAL(IinTheta + 0x4000); TempAlpha = ((int32)IinCos * PwmRecD - (int32)IinSin * PwmRecQ) 》》 15; TempBeta = ((int32)IinSin * PwmRecD + (int32)IinCos * PwmRecQ) 》》 15; 扇形区域判断,根据扇形区域判断,每个载波周期的开关管的动作状态。 仿真模型层面理解 注意点:串联电路电流处处相等,控制图与仿真图,电流采样点不一样,但是电流一样 仿真模型(可运行) 仿真模型和控制原理图一样。理解如下 1.母线环路,为电流环提供D轴参考电流,Q轴参考电流为0 2.锁相环输出角度wt,其提供角度,一、为电流内环坐标变换提供角度;二、为锁相环,网侧电压坐标变换提供角度;三、为电流环输出后的电压,的坐标变换提供角度。 3.电流内环,输出电压,进行逆变。数学模型见上。 4.逆变输出,输出电压并网。 仿真模型如下图所示。 仿真波形入戏图所示。 母线电压 母线电压恒定,通过PID调节器可以调节母线电压波动情况。 2.锁相角度 3.交流测电流 4.逆变电压,给定值 可以看到,输出电压与网侧电压同相位 5.桥路开关管状态 应用场所 1.对托系统的能量回馈 四象限接法、回馈模式接法 2.新能源汽车的能量存储 3.新能源汽车汽车充电桩 4.光伏逆变(控功率因素)。 |
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