单相PWM整流器能量双向传输的实现技术
交流侧滤波
电感的选择
由于控制方案对电感参数选择有一定的影响,滤波电感Ls的大小一方面对输入电流的开关纹波有影响,另一方面也影响着实际电流的跟踪速度,此参数的选择直接影响系统的工作性能。直流侧电压选定后,交流侧电感设计对电源电流波形影响较大。忽略交流回路电阻Rs可得变流器的工作方式为：双极性调制方案,输入电压Us在器件T1、T4导通时为+Ud,在T2、T3导通时为-Ud。如果忽略电流电压纹波功率,则交直两端功率相等。即Us×Is=Ud2/ RL,得到 Is=Ud2/(RL×Us)=9.2(A)
则Ism=1.414×Is=13.0(A)
(1)(1)由式(1)可得△ism=13.0×sin(314/(10×1000))=13.0×sin(0.0314)=0.0071(A),取△ism =0.01(A)。
(2)其中：Usm为交流电压峰值,Ud为直流侧输出电压,△ism为交流电流变化最大值,Ism为交流电流峰值,T为开关周期。由式(2)可得：
1.17mH≤Ls≤110mH 取Ls=20mH
直流侧二次滤波器的选择
单相桥式PWM交流器直流输出电压除直流成分外,还含有二次谐波成分,为使输出电压更平直,系统采用电感电容串联谐振滤波器滤除二次谐波。则有本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/180065.htm
(3)
(4)
根据经验取Uc2max=1.1Ud,代入式(3)、(4)中得：
C2≥159.1mf,取C2=330mf;L2=7.6mH。
直流侧支撑电容的选择
在脉冲整流器的设计中,直流侧滤波电容的选取也是一个关键性问题。 由于直流侧已加二次滤波环节,则直流支撑电容Cd主要由交流电感储能变化决定, 由能量守恒定律可知,交流侧开关频率次电流脉动能量最大值等于支撑电容上能量脉动最大值,即
(5)
从而得到
(6)
式中ri为电源电流纹波系数, rv为直流电压纹波系数。
由式(6)得：Cd≥250mF,为了使直流侧得到稳定的电压并且谐波滤得干净,取Cd=330mF。
PI调节器参数的设计
本控制系统电流内环和电压外环均采用PI调节器控制整流器系统,电流环作为内环,迫使输入电流跟踪指令电流,能够提高系统的动态响应能力。由电压调节器输出得到电流环的参考电流。其调节器的传递函数表达式分别为(7)和(8)。
(7)
(8)
式中：Ti为电流调节器的时间常数：Ti=Ls/Rs=0.15(s)
Kpi为电流调节器的比例系数：Kpi=Ls/TKs=0.67
Tpv为电压调节器的时间常数：Tpv=hTi=5T=0.0005(s)
Kpv为电压调节器的比例系数：Kpv=(h+1)TpvTd/(2h2Ti)=5.72
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