基于單片機(jī)的直流電機(jī)PWM調(diào)速控制的英文翻譯

三相PWM升降壓整流器的功率再生性能JunKikuchi,StudentMember,IEEE,andThomasA.Lipo,Fellow,IEEEPaperIPCSD02—038,presentedatthe2001IndustryApplicationsSocietyAnnualMeeting,Chicago,IL,September30—October5,andapprovedforpub-licationintheIEEETRANSACTIONSONINDUSTRYAPPLICATIONSbytheIndus-trialPowerConverterCommitteeoftheIEEEIndustryApplicationsSociety.ManuscriptsubmittedforreviewOctober15,2001andreleasedforpublicationJune11,2002.TheauthorsarewiththeDepartmentofElectricalandComputerEngi-neering,UniversityofWisconsin,Madison,WI53706-1691USA（e-mail:.edu;.edu）.PublisherItemIdentifier10.1109/TIA.2002.802910.摘要：抽象概念三相PWM升降壓整流器的功率再生性能已被調(diào)查。這個(gè)轉(zhuǎn)換器在考慮下有以下功能：（1）、兩個(gè)電壓的升壓和降壓；（2）、雙向動(dòng)力處理；（3）、大多數(shù)單位功率因素由正弦交流電流操作；預(yù)期的優(yōu)點(diǎn)有：（1）、低電壓的應(yīng)用程序的適應(yīng)性，例如：直接改造來(lái)代替二極管或可控硅整流器；（2）、開(kāi)關(guān)損耗降低逆變器負(fù)荷；（3）、低次諧波控制逆變器負(fù)載輸出電壓；（4）、落料時(shí)間效應(yīng)緩解在逆變器中的負(fù)載；（5）、一個(gè)中等水平的電壓凹陷或膨脹補(bǔ)償；在這篇論文中，首先是一個(gè)循序漸進(jìn)的功率級(jí)推導(dǎo)過(guò)程的描述，其次是，把Cuk-Cuk的實(shí)現(xiàn)作為一個(gè)例子，它的工作原理和調(diào)制方案可被描述，同時(shí)還描述了一個(gè)穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)模型控制器設(shè)計(jì)，電路仿真和典型結(jié)果給出了硬件實(shí)驗(yàn)。通過(guò)這些程序，三相3WN升降壓整流器的功率再生性能被再次證明。關(guān)鍵詞：升降壓轉(zhuǎn)換器，功率，脈沖寬度調(diào)至整流器。I簡(jiǎn)介：主動(dòng)整流器前端脈沖寬度調(diào)制（PWN）逆變器驅(qū)動(dòng)已經(jīng)增加衰減器，由于不斷增長(zhǎng)的力量?jī)?yōu)化的質(zhì)量問(wèn)題［1］，［2］，大量的工作已經(jīng)完成有關(guān)三相PWN提高整流［3］-［7］和降壓轉(zhuǎn)換器［8］-［12］。在提高降壓建立主動(dòng)整流器，然而，沒(méi)有全面調(diào)查。迄今為止，雖然報(bào)道有幾種的三相升壓降壓整流器［13］-［15］，但是都不能提供發(fā)電能力。雖然［16］中示出了的可能拓?fù)洌瑓s沒(méi)有具體描述其操作。在本文中，對(duì)三相PWM升壓降壓整流器電源再生能力進(jìn)行了討論。焦點(diǎn)下的轉(zhuǎn)換器能夠：（1）電壓升壓和降壓;（2）雙向功率處理；（3）電源功率因數(shù)操作幾乎與近正弦交流電流的單位一致。從這些功能中預(yù)計(jì)的優(yōu)勢(shì)是：（1）適用于低電壓應(yīng)用，例如，直接改造代替二極管或可控硅整流器；（2）降低了逆變器負(fù)載開(kāi)關(guān)損耗;（3）低次諧波控制在逆變器負(fù)載輸出電壓;（4）另外，在逆變器負(fù)載中的消隱時(shí)間效應(yīng)減輕，通過(guò)降低直流環(huán)節(jié)電壓，取決于操作狀況。（5）一個(gè)適度的水平的電壓驟降/驟升的替換是可能的。在下面的部分中，功率級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的推導(dǎo)，經(jīng)營(yíng)原則和調(diào)制方案，穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)建模進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)，具有代表性的電路仿真和硬件實(shí)驗(yàn)結(jié)果。II功率級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

圖1和圖2示出兩個(gè)三相交流-直流升壓降壓的雙向功率轉(zhuǎn)換器的功率級(jí)的導(dǎo)出，他們的建構(gòu)模塊三相電壓僵硬的轉(zhuǎn)換器（VSC）和升壓降壓為基礎(chǔ)的雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器。這里存在兩個(gè)升壓，降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器，即所謂的Cuk［17］和單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器（SEPIC）［18］，這兩個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器頂部的圖1，圖2所示。它們可以被制成雙向dc-dc轉(zhuǎn)換器，通過(guò)添加的反平行二極管的主動(dòng)開(kāi)關(guān)和反并聯(lián)的續(xù)流二極管的主動(dòng)開(kāi)關(guān)，這些修改顯示圖中，其中的反應(yīng)性組分最初僅在上部導(dǎo)軌被分裂成上部和下部滑軌雖然反應(yīng)性組分的分裂從微分-模式行為的視點(diǎn)來(lái)看沒(méi)有任何變化，它是預(yù)計(jì)將有一個(gè)共同的模式的電磁干擾（EMI）的抑制效果，因?yàn)樗鼈兊膶?duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。我們可能會(huì)注意到，基于的Cuk雙向直流直流調(diào)速的出現(xiàn)是Cuk變換器從兩側(cè)，但基于SEPIC的雙向dc-dc變換器都被看作是一個(gè)SEPIC只從左側(cè)出現(xiàn)作為澤塔［19］。這些雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器，AC-DC轉(zhuǎn)換器可以取代它們的積極開(kāi)關(guān)/二極管對(duì)與三相VSC橋的左側(cè)顯示在底部的數(shù)字。在下面的，由于空間的限制將專(zhuān)門(mén)進(jìn)行討論的CukCuk轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)。類(lèi)似的功率級(jí)推導(dǎo)是從一個(gè)三相電流僵硬的雙向轉(zhuǎn)換器和降壓-升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器，這種替代目前作者正在調(diào)查。hdiriBCQon^L{k-dccflnvcrtcrsourcehdiriBCQon^L{k-dccflnvcrtcrsource圖1派生的Cuk-Cuk雙向de直流轉(zhuǎn)換器；圖2派生的SEPIC-Zeta雙向de直流轉(zhuǎn)換器川工作原理和調(diào)制方案無(wú)論是在整流或反轉(zhuǎn)，正弦電流形成可以被降低到一個(gè)電壓控制，控制電壓源（整流器和逆

變器)連接到一個(gè)交流源通過(guò)一個(gè)電感見(jiàn)圖3(a)?；窘M件相量圖對(duì)功率因數(shù)整流和反轉(zhuǎn)如圖3所示(b)。所需的轉(zhuǎn)換器ac終端電壓可以定義為直角三角形的斜邊由三個(gè)電壓相量。然后討論了調(diào)制方案從ac終端電壓合成和轉(zhuǎn)移的觀(guān)點(diǎn)。VainversionVainversionvacarectification(b)圖3a.整流器操作圖4顯示了以功率級(jí)原理為目的的整流器運(yùn)行分析。下面的討論的是基于符號(hào)在圖4的工作原理，基于提高巴克整的改提出［14］，15］。它已經(jīng)清楚認(rèn)識(shí)到在這些引用引腳的必要性，作為非常規(guī)零空間向量使權(quán)力交接發(fā)生。本文要求考慮一個(gè)折衷平均開(kāi)關(guān)頻率和載流能力在開(kāi)關(guān)設(shè)備，兩引腳的零電壓空間矢量選用合理的妥協(xié)［20］。圖5演示了調(diào)制方案和電力傳輸從ac源直流負(fù)載在一個(gè)三相載波周期,(Vaca>Vacb>Vacc)是假設(shè)在整流器交流終端電壓命令和(ia>0>ib>ic)是假設(shè)在三相交流電流。一旦操作原理在這個(gè)特定的條件是成立的,所有的其他可能的操作條件可以輕易地導(dǎo)出以同樣的方式。

圖4Cuk-Cuk雙向交流-直流轉(zhuǎn)換器來(lái)分析整流器操作。IV電路模擬已經(jīng)進(jìn)行了一系列的電路模擬與Saber仿真包。功率級(jí)組件參數(shù)和控制器增益是在圖8和圖9上，它們的參數(shù)是相同的。5千瓦的輸出功率和300V的直流輸出電壓與230Vac線(xiàn)到線(xiàn)電壓的有效值的額定操作的假定。圖10表示出了用于模擬的控制框圖，兩相電流和直流電壓感測(cè)的反饋控制。此外，在為了提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)中的直流電壓控制，負(fù)載電流ILOAD也感測(cè)到，并添加到交流電流的振幅參照作為負(fù)載前饋。前饋路徑上的負(fù)載的低通濾波器的轉(zhuǎn)角頻率為180Hz。整流/逆變器操作的切換符號(hào)是IQ。為了選擇適當(dāng)?shù)膬蓚€(gè)腿短的零電壓空間矢量整流器操作階段，三相電流信息提供給定期采樣PWM模塊。定期采樣PWM的三角載波的頻率為9kHz。UM□::[Hx|'■L角載波的頻率為9kHz。UM□::[Hx|'■L:-：i詁]!?「匯UD'M:''k：JLI=hi：=.「！Ji=:=一嚴(yán)格地說(shuō)，應(yīng)該調(diào)整取決于上的耦合電容器的電壓（VCC）,它是由三相VSC橋的直流總線(xiàn)電壓的三角載波的幅度。然而，這將引入到控制塊的額外的復(fù)雜性，因此，一個(gè)固定的三角載波的幅度為額定工作點(diǎn)，即610V,用于這里。圖11和12表示了穩(wěn)態(tài)的仿真結(jié)果的四種不同的操作條件下，即，升壓和降壓的每個(gè)整流和反演。從這些圖中可以看出，幾乎統(tǒng)一的功率因數(shù)接近正弦波形的交流，當(dāng)前的操作是可能的。可以指出的是交流電流波形的質(zhì)量下的輕載條件下的圖。圖12是退化。這是因?yàn)殚_(kāi)關(guān)頻率紋波分量和低序nontheist諧波分量增加，與上一節(jié)中描述的sextuplen激發(fā)不同。-10.0-10.044.0rwdlrf>40.00-0—?oa.o50-0—■008"igreso.o0-0圖11仿真結(jié)果對(duì)升壓降壓反轉(zhuǎn)^10.0■20血20.0-110.0-O.Q-1?-0iJ44.0rwdlrf>40.00-0—?oa.o50-0—■008"igreso.o0-0圖11仿真結(jié)果對(duì)升壓降壓反轉(zhuǎn)^10.0■20血20.0-110.0-O.Q-1?-0iJ0.0■—iojoH2￡LQ作為一個(gè)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的例子，圖13所示的仿真結(jié)果負(fù)載突然變化，需要全額定整流全額

定反轉(zhuǎn)。負(fù)載電流的方向是相反的，約0?3s時(shí)利用負(fù)載前饋，很好的補(bǔ)償電壓控制回路的低帶寬和直流母線(xiàn)電壓幾乎不干擾。ho尼330.0ho尼330.0NUMao.olO-a圖圖#uoc醞mU5SQVCC準(zhǔn)RiU59QLineuoc醞mU5SQVCC準(zhǔn)RiU59QLine1HS/snSTnppro圖15最大點(diǎn)的交流電壓對(duì)應(yīng)于0*VB，它是時(shí)間的中心軸。然后，它可以被看作幾乎單位功率因數(shù)操作已在所有四種情況下實(shí)現(xiàn)從數(shù)字。正如從前面的章節(jié)中，預(yù)測(cè)的交流電流波形的相對(duì)降低在輕負(fù)載的操作，即，下圖的痕跡，圖14和15。圖16示出從精餾的工作點(diǎn)中的突然變化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)是不一樣的，在圖13，觀(guān)察到類(lèi)似的動(dòng)

態(tài)響應(yīng)。特別是，直流輸出電壓VCDC勉強(qiáng)，盡管低的直流電壓控制回路由于帶寬的干擾負(fù)載前饋。r€：l?-=1^3諺2DEEwaocr€：l?-=1^3諺2DEEwaoca□tSisaaVI總結(jié)wvwWwwfHFREJU2Gr9*哼口STOPPED三相PWM升壓降壓整流器的電源再生能力進(jìn)行了研究，本文。感興趣的轉(zhuǎn)換器是能夠：（1）兩個(gè)電壓升壓和降壓;（2）雙向功率處理;（3）最近正弦交流電流的單位功率因數(shù)運(yùn)行。一個(gè)系統(tǒng)的功率級(jí)拓?fù)渫茖?dǎo)已經(jīng)呈現(xiàn)。作為一個(gè)例子以CUK-CUK實(shí)現(xiàn)的，工作原理，調(diào)制方案，穩(wěn)態(tài)，動(dòng)態(tài)分析進(jìn)行了討論。特別是，根據(jù)焦點(diǎn)和公知的VSC升壓降壓整流器之間的差異從分析的觀(guān)點(diǎn)已經(jīng)明確。代表電路的模擬結(jié)果和硬件實(shí)驗(yàn)已提交。通過(guò)這些程序已被證明的可行性，所提出的三相PWM升壓降壓整流電源再生能力。REFERENCESR.P.Stratford,“Harmonicpollutiononpowersystems—Achangeinphilosophy,”IEEETrans.Ind.Applicat?，vol?IAT6,pp.617一623,Sept./Oct.1980.IEEERecommendedPracticesandRequirementsforHarmonicControlinElectricalPowerSystems,IEEEStd519-1992,1993.B.T.Ooi,J.C.Salmon,J.W.Dixon,andA.B.Kulkarni,“A-3phasecontrolledcurrentPWMconverterwithleadingpowerfactor,”inConf?Rec?IEEE—IASAnnu.Meeting,1985,pp.1008一1014?R.Wu,S.B.Dewan,andG.R.Slemon,“APWMactodcconverterwithfixedswitchingfrequency,”inConf.Rec?IEEE—IASAnnu.Meeting,1988,pp.706-711.,“Analysisofanac—to—dcvoltagesourceconverterusingPWMwithphaseandamplitudecontrol,”IEEETrans?Ind?Applicat?,vol.27,pp?355-364,Mar./Apr?1991.T.G.Habetler,“Aspacevector—basedrectifierregulatorforac/dc/acconverters,”IEEETrans.PowerElectron.,vol.8,pp.30一36,Jan.1993.V.BlaskoandV.Kaura,“Anewmathematicalmodelandcontrolofathree-phaseac一dcvoltagesourceconverter,”IEEETrans?PowerElec—tron.,vol.12,pp.116一123,Jan.1997?T.Kataoka,K.Mizumachi,andS.Miyairi,“Apulsewidthcontrolledac—to—dcconvertertoimprovepowerfactorandw