双PWM变频器及应用技术研究

　　1 引言

　　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变频器是在一般通用变频器的基础上引进了PWM 整流的能量变换装置。该装置能够提高电能的利用率, 把由电动机产生的再生能源回馈到交流电网, 并且能提高装置的功率因数, 能主动地消除变频装置对电网的谐波污染。由于PWM 整流,变频器中间直流环节的电压能保持稳定, 通过整流桥和逆变桥的功率平衡控制, 能大大减小直流电容的容量, 提高了变频器的调速性能且节能效果显着。

　　文中对四象限变频器进行数学建模, 然后在其基础上提出了有功功率和无功功率解耦控制的策略, 并网电压定向使用了软件锁相环的方法, 提高了锁相速度, 开关器件使用IGBT 双向开关,四象限变流器除了可以工作在整流状态也可工作在逆变状态, 实现四象限运行。

　　2 四象限变换器的数学模型

图1 空间矢量变换关系

　　四象限变换器有多种建模方式, 本文所采用了是旋转坐标dq 轴系下的数学模型, 这种模型可以把有功功率和无功功率进行分解, 易于解耦控制策略。它的理论基础基于坐标变换原理, 把三相输出交流电从三相静止坐标系变换到两相静止ab 轴系下再变换到旋转dq 轴系, 空间矢量的变换如图1 所示, 其中旋转坐标系跟随电网电压相角θ 以w 速度进行旋转。