單相PWM整流器能量雙向傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)技術(shù)

作者：時(shí)間：2010-12-22 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

英飛凌汽車(chē)電子生態(tài)圈
- 掃碼關(guān)注
  獲取最新最全汽車(chē)電子
  技術(shù)方案與實(shí)用技巧

交流側(cè)濾波

電感的選擇

由于控制方案對(duì)電感參數(shù)選擇有一定的影響,濾波電感Ls的大小一方面對(duì)輸入電流的開(kāi)關(guān)紋波有影響,另一方面也影響著實(shí)際電流的跟蹤速度,此參數(shù)的選擇直接影響系統(tǒng)的工作性能。直流側(cè)電壓選定后,交流側(cè)電感設(shè)計(jì)對(duì)電源電流波形影響較大。忽略交流回路電阻Rs可得變流器的工作方式為：雙極性調(diào)制方案,輸入電壓Us在器件T1、T4導(dǎo)通時(shí)為+Ud,在T2、T3導(dǎo)通時(shí)為-Ud。如果忽略電流電壓紋波功率,則交直兩端功率相等。即Us×Is=Ud2/ RL,得到 Is=Ud2/(RL×Us)=9.2(A)

則Ism=1.414×Is=13.0(A)

(1)(1)

由式(1)可得△ism=13.0×sin(314/(10×1000))=13.0×sin(0.0314)=0.0071(A),取△ism =0.01(A)。

(2)

其中：Usm為交流電壓峰值,Ud為直流側(cè)輸出電壓,△ism為交流電流變化最大值,Ism為交流電流峰值,T為開(kāi)關(guān)周期。由式(2)可得：

1.17mH≤Ls≤110mH 取Ls=20mH
直流側(cè)二次濾波器的選擇

單相橋式PWM交流器直流輸出電壓除直流成分外,還含有二次諧波成分,為使輸出電壓更平直,系統(tǒng)采用電感電容串聯(lián)諧振濾波器濾除二次諧波。則有

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/180065.htm

(3)

(4)

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取Uc2max=1.1Ud,代入式(3)、(4)中得：

C2≥159.1mf,取C2=330mf;L2=7.6mH。

直流側(cè)支撐電容的選擇

在脈沖整流器的設(shè)計(jì)中,直流側(cè)濾波電容的選取也是一個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題。由于直流側(cè)已加二次濾波環(huán)節(jié),則直流支撐電容Cd主要由交流電感儲(chǔ)能變化決定, 由能量守恒定律可知,交流側(cè)開(kāi)關(guān)頻率次電流脈動(dòng)能量最大值等于支撐電容上能量脈動(dòng)最大值,即

(5)

從而得到 (6)

式中ri為電源電流紋波系數(shù), rv為直流電壓紋波系數(shù)。

由式(6)得：Cd≥250mF,為了使直流側(cè)得到穩(wěn)定的電壓并且諧波濾得干凈,取Cd=330mF。

PI調(diào)節(jié)器參數(shù)的設(shè)計(jì)

本控制系統(tǒng)電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)均采用PI調(diào)節(jié)器控制整流器系統(tǒng),電流環(huán)作為內(nèi)環(huán),迫使輸入電流跟蹤指令電流,能夠提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。由電壓調(diào)節(jié)器輸出得到電流環(huán)的參考電流。其調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)表達(dá)式分別為(7)和(8)。

(7)

(8)

式中：Ti為電流調(diào)節(jié)器的時(shí)間常數(shù)：Ti=Ls/Rs=0.15(s)

Kpi為電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)：Kpi=Ls/TKs=0.67

Tpv為電壓調(diào)節(jié)器的時(shí)間常數(shù)：Tpv=hTi=5T=0.0005(s)

Kpv為電壓調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)：Kpv=(h+1)TpvTd/(2h2Ti)=5.72