基于DSP實(shí)現(xiàn)的PWM整流回饋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　如圖2所示，當(dāng)電網(wǎng)電壓幅值Us不變時(shí)，Uq直接反應(yīng)了d軸與電網(wǎng)電壓Us的相位關(guān)系，當(dāng)Uq>0時(shí)，d軸滯后于電網(wǎng)電壓Us；當(dāng)Uq0時(shí)，d軸超前于電網(wǎng)電壓Us；當(dāng)Uq=0時(shí)，d軸與電網(wǎng)電壓Us同相?；谏鲜龇治?，設(shè)計(jì)如下鎖相環(huán)。首先虛擬一個(gè)同步角度，使其角速度與電網(wǎng)電壓相同，然后利用該角度對(duì)三相輸入電壓進(jìn)行CLARKE變換和PARK變換，使電壓矢量從三相靜止坐標(biāo)系變換到兩項(xiàng)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，同時(shí)令q軸電壓的參考值為零，并將q軸電壓值和參考值送入PI調(diào)節(jié)器，PI調(diào)節(jié)器輸出為同步角度與虛擬同步角度的誤差，并將其輸出對(duì)虛擬同步角度進(jìn)行補(bǔ)償，再利用補(bǔ)償后的角度進(jìn)行PARK變換，這樣構(gòu)成一閉環(huán)控制，最終實(shí)現(xiàn)了軟件鎖相環(huán)。

圖3 鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)框圖

　　為實(shí)現(xiàn)母線電壓輸出的穩(wěn)定，同時(shí)實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，即當(dāng)母線電壓高于期望值時(shí)，能量回饋電網(wǎng)，當(dāng)母線電壓低于期望值時(shí)，能量流向基側(cè)，進(jìn)行升壓。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，采用雙閉環(huán)控制，即電流環(huán)和電壓環(huán)控制。如圖5所示，電壓環(huán)作為外環(huán)控制，根據(jù)給定電壓和實(shí)測母線電壓的關(guān)系，通過PI調(diào)節(jié)后，計(jì)算出電流的給定值；電流環(huán)作為內(nèi)環(huán)控制，根據(jù)外環(huán)計(jì)算出的電流給定值，進(jìn)行閉環(huán)控制，最終實(shí)現(xiàn)了單位功率因數(shù)整流和回饋。對(duì)三相交流信號(hào)進(jìn)行閉環(huán)控制是很困難的，精度也不高，因此，我們采用矢量分解的方式，將三相交流信號(hào)從靜止坐標(biāo)系變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，并對(duì)d軸和q軸信號(hào)進(jìn)行控制。

圖4 整流器交流側(cè)穩(wěn)態(tài)矢量圖

　　根據(jù)圖4所示，可得出PWM整流器數(shù)學(xué)模型：

　　由上式可以看出，變換器交流側(cè)電流的d、q軸分量存在著相互耦合項(xiàng)，無法對(duì)電流的d、q軸分量進(jìn)行單獨(dú)控制，給控制器的設(shè)計(jì)造成一定困難，為此，本文采用前饋解耦控制策略，利用PI調(diào)節(jié)器對(duì)其進(jìn)行解耦。解耦的具體過程如圖5的虛線部分所示。

圖5 雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)圖