式中:if(t)为瞬时基波电流。
2 改进的三角波调制控制方法
随着电力电子技术的发展,对电力电子系统控制技术的研究引起了人们的重视。PWM变流器和有源滤波器控制技术,都可归结为如何高效组织PWM脉冲,使变流器输出电压或电流跟踪特定的波形。通过比较几种常用的电流跟踪型PWM控制方法,发现三角波调制法比较适合电铁单相有源滤波器中变流器补偿电流的控制,并且由仿真结果可发现,当单相有源滤波器采用传统的三角波调制电流控制方法时,跟踪补偿量的响应速度较慢,所以本文采用改进的三角波调制电流控制法。
图1所示的主电路图中,它将变流器每相桥臂等效为一个理想的单刀双掷开关,由电路知识得:
式中:us为电源电压;u为变流器的输出电压;dic/dt为滤波电感L上的电流变化率。
那么,每一桥臂输出的电压分别为:
式中:ka,kb为待定的开关系数;Udc为直流侧电容电压值。
变流器正常工作时,开关A,B共有四种逻辑组合,若设开关与上桥臂接通时状态为“1”,与下桥臂接通时状态为“0”,那么对应于变流器主电路就有四种工作状态,这四种工作状态对应确定的开关系数。由式(5)可以看出,有源滤波器的补偿电流是由变流器输出电压kUdc与交流侧电源电压us共同作用在滤波电感L上产生的,对于该电流有(以开关工作模式为[1 0]为例):
式中:ic*为变流器的指令电流;uc*为与ic*相应的变流器上的指令电压,由式(7)可得:
由此可见,uc*与电源电压us有关,它们之间存在线性的比例关系,所以引入一个与电源电压成正比的参数K2,那么uc作为变流器的输出指令电压,其控制关系如下:
其中:K1,K2为比例系数,均可通过PI控制器来实现;ic为变流器的补偿电流。
改进的三角波调制电流控制方法与传统的三角波调制电流控制方法相比,通过在输出指令电压中增加一个与电源电压成正比的量,消除了电源电压的干扰,可减小电流误差的波动范围。