电压型变换器PWM电流控制技术的研究

摘要

脉宽调制(Pulse-Width Modulation)功率变换器的电流控制方法是现代电力电子学的重要研究课题之一。许多功率变换器的具体应用，如有源电力滤波器(Active Power Filter)， PWM整流器、功率因数校正(Power Factor Correction)、逆变器等，都要求具有优良动态性能的高精度电流控制。
　　 本文重点研究一种用于电压型变换器(Voltage Source Converters)的斜线电流及其派生电流控制新方法。这些方法如抛物线法采用一对特定的抛物线函数曲线，以控制电流跟踪误差的正负峰值和PWM开关时刻，实现变换器输入/输出电流的高精度、快速跟踪控制；如斜线法利用电流纹波信号的斜率与该斜线信号比较，产生PWM控制信号；或如变环法。详细分析了该类方法的机理，并给出了可能的实施方案。结合理论分析，研究了该类方法的收敛性与在各种情况下的稳定性问题。与经典的滞环法进行了比较研究，表明该类方法不仅具有优于经典滞环法的动态性能和控制精度，还能保持开关频率基本恒定。
　　 为提高斜线法的控制性能，本文就关键影响因素以及具体控制策略开展了研究。分析了变换器输入/输出端串联电感及内阻、干扰电流等对这些方法电流控制性能的影响，导出了电阻对这些方法影响的定量关系；以三相三线电压型变换器为研究对象，系统研究了斜线电流控制方法的三相解耦控制问题，将“虚拟中线电流解耦法”用于斜线法，并对其进行理论分析和仿真。该方法基于叠加原理，采用三个独立的抛物线法电流控制器，易于实现三相三线电流控制与三相四线电流控制的互换。