中車唐山機車車輛有限公司 冀 云
二階廣義積分算法在單相整流器電流解耦控制方法中的應用
中車唐山機車車輛有限公司 冀 云
針對單相電壓型PWM整流器,以提升其在網(wǎng)側電壓含有諧波時dq軸電流的穩(wěn)態(tài)性能為研究目標,研究了一種基于二階廣義積分算法(second-order generalized integrator, SOGI)的DQ電流解耦控制策略。通過半實物仿真實驗測試,對比分析了該SOGI算法與傳統(tǒng)四分之一周期延時算法在正常網(wǎng)壓和網(wǎng)壓中含有諧波時各物理量的波形圖,分析結果表明:與傳統(tǒng)算法相比,SOGI算法能夠獲得更高精度的網(wǎng)側電流虛擬分量,從而可獲得較小紋波波動的dq軸電流分量;且不需要大量的存儲空間。
單相PWM整流器;DQ電流解耦控制;虛擬正交分量;二階廣義積分;旋轉(zhuǎn)坐標變換
單相脈寬調(diào)制(pulse width modulation, PWM)整流器與傳統(tǒng)二極管不控整流器和晶閘管相控整流器相比,具有能量可雙向流動,單位功率因數(shù),輸入電流諧波含量小,直流側電壓穩(wěn)定且魯棒性強等優(yōu)點,因而廣泛應用于家庭光伏發(fā)電系統(tǒng)、不間斷電源和鐵路機車牽引等領域。
本文以單相兩電平PWM整流器為研究對象,通過半實物仿真實驗測試,對比分析該SOGI算法與傳統(tǒng)四分之一周期延時算法在正常網(wǎng)壓和網(wǎng)壓中含有諧波時各物理量的波形圖。
SOGI的優(yōu)點是響應速度較快,同時可以通過改變阻尼系數(shù)對輸入信號進行相應的濾波,改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性。SOGI的輸出與輸入之間的關系可以表示為:
式中 k——阻尼系數(shù);ω——網(wǎng)側電壓基波角速度。
為了驗證所提出的基于SOGI算法的DQ電流解耦控制的有效性和正確性,本文基于DSP28335+RT-LAB的半實物實驗平臺對延時算法和該SOGI算法分別進行了實驗對比研究。,如表1所示。圖1(a)和圖1(b)分別給出了兩種算法在注入10%的5次諧波時網(wǎng)側電壓與電流、網(wǎng)側電流的實際分量與虛擬分量的實驗波形。
由圖1(a)和圖1(b)可知,當網(wǎng)側電壓注入10%的5次諧波時,在穩(wěn)態(tài)情況下,與延時算法相比,該SOGI算法得到的網(wǎng)側電流虛擬正交分量諧波含量更小,穩(wěn)態(tài)性能更佳。證明采用此種算法的完整電壓電流雙閉環(huán)控制的有效性和正確性。
本文以單相兩電平PWM整流器為研究對象,以提升其在網(wǎng)側電壓諧波情況下dq軸電流的穩(wěn)態(tài)性能為研究目標,針對傳統(tǒng)四分之一基本周期延時算法引入虛擬正交分量的方法進行改進,研究了一種基于二階廣義積分算法的虛擬正交分量構造方法。并通過半實物實驗結果對兩種算法的控制性能進行了對比分析。
圖1 網(wǎng)側電壓與電流、網(wǎng)側電流的實際分量與虛擬分量實驗波形
結果表明SOGI算法雖然在給定突變時的動態(tài)響應稍慢于延時算法,但其能夠?qū)Ζ螺S分量進行濾波,從而大大減小了網(wǎng)側電壓與電流虛擬正交分量的諧波含量,并且能夠得到較小紋波波動的dq軸電流分量,不需要大量的存儲空間,故該算法的穩(wěn)態(tài)性能更佳。
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冀云(1984—),男,河北邯鄲人,工學碩士學位,工程師,主要從事軌道車輛網(wǎng)絡控制邏輯、牽引控制等方面的研發(fā)設計工作。