一种无过渡过程的PWM 整流器间接电流控制

王 森，张谢天，万 鹏

（1. 海军装备部驻上海地区第一军事代表室, 上海 201913；2. 上海船舶设备研究所，上海 200031）

0 引言

传统PWM 间接电流控制为输入电流开环控制，由于没有输入电流反馈，PWM 整流器的动态响应慢，表现为输入电流暂态过程存在明显的直流偏置，也导致PWM 整流器稳定性差。本文提出一种基于零极点对消的无过渡过程的PWM整流器间接电流控制方法，能明显消除PWM 整流器暂态过程的直流偏置，提高了PWM 整流器 的动态性能和稳定性[1-2]。

1 间接电流控制原理

基于间接电流控制的PWM 整流器数学模型如图1 所示，图1a)为PWM 整流器的等效物理模型，图1b)为dq 坐标系下PWM 整流器空间矢量图，SU→为网侧电压矢量，mU→为整流桥侧电压矢量，I→为三相输入电流矢量[3]。

4 仿真实验验证

为验证基于零极点对消的无过渡过程的间接电流控制效果，对加补偿器前与加补偿器后的2种控制方式进行了仿真与实验。图4a)为不加补偿器基于整流器稳态方程的间接电流控制的直流母线电压、A 相交流输入电压和A 相交流输入电流仿真波形，图4b)为加入补偿器的无过渡过程的间接电流控制相应的仿真波形。

图4 2 种间接电流控制仿真波形

仿真条件为模拟负载从空载切换至75%额定负载，图4a)仿真波形显示整流器的输入电流存在明显的直流偏置和较大的超调，且过渡过程有7个正弦波周期，直流母线电压振荡明显，且有将近70 V 的跌落。图4b)基于零极点对消的间接电流控制的三相交流输入电流没有暂态过程，没有直流偏置和超调，且直流母线电压只有30 V 的跌落，比传统间接电流控制的动态性能有明显改善， 说明基于零极点对消的间接电流控制能有效地改善电流的动态响应，由于输入电流和直流母线电压没有振荡，从而也明显提高了整流器的稳定性。

同时在工程样机上进行实验验证如图5 所示。对比图4 和图5，实验波形与仿真波形基本一致，从图5a)可以看出，采用传统间接电流控制的整流器三相输入电流暂态过程明显，存在明显的直流偏置，且振荡了将近4 个正弦波周期才趋于稳定，基于零极点对消的间接电流控制则极大改善了电流的动态响应，三相输入电流几乎没有暂态过程，电流暂态过程几乎没有直流偏置。说明基于零极点对消的间接电流控制对改善电流的动态响应和提高整流器的稳定性是有效的。

图5 2 种间接电流控制实验波形

5 结论

为提高采用间接电流控制的PWM 整流器的动态响应和稳定性，本文提出了基于零极点对消的间接电流控制方案，在电流控制环路中引入一时间常数Tc为的一阶小惯性环节，与控制对象的感抗大惯性极点对消，仿真与实验结果说明采用零极点对消的间接电流控制极大地加快了PWM整流器的电流动态响应，过渡过程无超调且震荡小。