高功率因数双PWM变频调速系统的研究

通用型变频器,由于其整流环节不可控,存在网侧功率因数低、电流谐波大、能量不可逆的缺点。双PWM变频调速系统,在通用变频器的基础上,引进可逆PWM整流器来取代不控整流,能主动地消除变频装置对电网的谐波污染,提高装置的功率因数,节约能源,同时提升变频器的调速性能。 双PWM变频调速系统在电路结构和功能上可分为两部分:PWM整流器和PWM逆变器。本文主要针对其中的三相PWM整流器及其控制方法进行了研究。在稳态条件下,分析了电压型PWM整流器四象限运行工作原理,得出关键在于网侧电流控制的结论。在PWM整流器三相静止坐标系数学模型的基础上,引入两相旋转坐标系,推导出两相旋转dq坐标系下的数学模型。分析比较了三相电压型PWM整流器的两种电流控制方法:间接电流控制和直接电流控制。文中,针对直接电流控制,采用双闭环(电压外环和电流内环)控制的设计思路,采样网侧两相电流瞬时值,通过3s/2r坐标变换得到网侧电流的有功分量和无功分量,直接控制网侧电流的相位和幅值。 在理论分析的基础上,设计了双PWM变频调速系统的实验装置,包括主电路、控制电路、采样同步电路和保护驱动电路,采用TI公司DSP TMS320F240作为控制器。用DSP汇编语言实现了PWM整流器双闭环控制系统。在此基础上进行了实验研究,并对实验结果进行了分析。