雙PWM變頻器及應用技術研究

　　1 引言

　　通用型變頻器, 由于其整流環(huán)節(jié)不可控, 存在網(wǎng)側功率因數(shù)低、電流諧波大、能量不可逆的缺點。雙PWM變頻器是在一般通用變頻器的基礎上引進了PWM 整流的能量變換裝置。該裝置能夠提高電能的利用率, 把由電動機產(chǎn)生的再生能源回饋到交流電網(wǎng), 并且能提高裝置的功率因數(shù), 能主動地消除變頻裝置對電網(wǎng)的諧波污染。由于PWM 整流,變頻器中間直流環(huán)節(jié)的電壓能保持穩(wěn)定, 通過整流橋和逆變橋的功率平衡控制, 能大大減小直流電容的容量, 提高了變頻器的調(diào)速性能且節(jié)能效果顯著。

　　文中對四象限變頻器進行數(shù)學建模, 然后在其基礎上提出了有功功率和無功功率解耦控制的策略, 并網(wǎng)電壓定向使用了軟件鎖相環(huán)的方法, 提高了鎖相速度, 開關器件使用IGBT 雙向開關,四象限變流器除了可以工作在整流狀態(tài)也可工作在逆變狀態(tài), 實現(xiàn)四象限運行。

　　2 四象限變換器的數(shù)學模型

圖1 空間矢量變換關系

　　四象限變換器有多種建模方式, 本文所采用了是旋轉(zhuǎn)坐標dq 軸系下的數(shù)學模型, 這種模型可以把有功功率和無功功率進行分解, 易于解耦控制策略。它的理論基礎基于坐標變換原理, 把三相輸出交流電從三相靜止坐標系變換到兩相靜止ab 軸系下再變換到旋轉(zhuǎn)dq 軸系, 空間矢量的變換如圖1 所示, 其中旋轉(zhuǎn)坐標系跟隨電網(wǎng)電壓相角θ 以w 速度進行旋轉(zhuǎn)。