基于DSP實現(xiàn)的PWM整流回饋系統(tǒng)的設(shè)計

　　如圖2所示，當電網(wǎng)電壓幅值Us不變時，Uq直接反應(yīng)了d軸與電網(wǎng)電壓Us的相位關(guān)系，當Uq>0時，d軸滯后于電網(wǎng)電壓Us；當Uq0時，d軸超前于電網(wǎng)電壓Us；當Uq=0時，d軸與電網(wǎng)電壓Us同相?；谏鲜龇治?，設(shè)計如下鎖相環(huán)。首先虛擬一個同步角度，使其角速度與電網(wǎng)電壓相同，然后利用該角度對三相輸入電壓進行CLARKE變換和PARK變換，使電壓矢量從三相靜止坐標系變換到兩項旋轉(zhuǎn)坐標系中，同時令q軸電壓的參考值為零，并將q軸電壓值和參考值送入PI調(diào)節(jié)器，PI調(diào)節(jié)器輸出為同步角度與虛擬同步角度的誤差，并將其輸出對虛擬同步角度進行補償，再利用補償后的角度進行PARK變換，這樣構(gòu)成一閉環(huán)控制，最終實現(xiàn)了軟件鎖相環(huán)。

圖3 鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)框圖

　　為實現(xiàn)母線電壓輸出的穩(wěn)定，同時實現(xiàn)能量的雙向流動，即當母線電壓高于期望值時，能量回饋電網(wǎng)，當母線電壓低于期望值時，能量流向基側(cè)，進行升壓。在這個環(huán)節(jié)中，采用雙閉環(huán)控制，即電流環(huán)和電壓環(huán)控制。如圖5所示，電壓環(huán)作為外環(huán)控制，根據(jù)給定電壓和實測母線電壓的關(guān)系，通過PI調(diào)節(jié)后，計算出電流的給定值；電流環(huán)作為內(nèi)環(huán)控制，根據(jù)外環(huán)計算出的電流給定值，進行閉環(huán)控制，最終實現(xiàn)了單位功率因數(shù)整流和回饋。對三相交流信號進行閉環(huán)控制是很困難的，精度也不高，因此，我們采用矢量分解的方式，將三相交流信號從靜止坐標系變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標系中，并對d軸和q軸信號進行控制。

圖4 整流器交流側(cè)穩(wěn)態(tài)矢量圖

　　根據(jù)圖4所示，可得出PWM整流器數(shù)學(xué)模型：

　　由上式可以看出，變換器交流側(cè)電流的d、q軸分量存在著相互耦合項，無法對電流的d、q軸分量進行單獨控制，給控制器的設(shè)計造成一定困難，為此，本文采用前饋解耦控制策略，利用PI調(diào)節(jié)器對其進行解耦。解耦的具體過程如圖5的虛線部分所示。

圖5 雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)圖