滞环两态电流调节器的稳频技术

　　滞环两态电流调节器以其硬件电路简单、动态响应快、瞬时电流可以控制等优点常用于逆变器供电的交流电机调速系统中,但它存在以下不足:当逆变器直流端输入电压或负载交流电机转速发生变化时,滞环两态电流调节器的输出频率将发生变化,从而使逆变器工作频率不稳定。

　　逆变器工作频率不稳定造成的直接后果是:

　　1)过高的工作频率,将使逆变器开关器件难于承受,危及逆变器安全,并使逆变器开关损耗上升,效率下降;

　　2)过低的工作频率,将使交流电机电流脉动较大,造成电机运行不稳定和电磁噪声。

　　表1、表2分别是逆变器直流端输入电压、负载交流电机转速与滞环两态电流调节器输出频率变化关系的实验数据。从表中可以看到它们对滞环两态电流调节器输出频率的影响程度。

　　表1中Ud、Udn分别为逆变器直流端输入电压实际值和额定值:f、fmax分别为滞环两态电流调节器输出频率实际值和对应于Udn的最大值,且测试时转速为零。

　　表2中n、nN分别为负载交流电机转速实际值和额定值;f为滞环两态电流调节器输出频率实际值,且逆变器工作在双极性PWM方式。

稳频原理

　　图1是滞环两态电流调节器基本原理图,工作原理如下:

　　当电流给定Ugi与电流反馈Ufi之差ΔUi在滞环宽度2ΔU以内时,滞环两态电流调节器输出不变,逆变器开关器件保持原工作状态;而当ΔUi大于ΔU或小于-ΔU时,滞环两态电流调节器输出使逆变器开关器件动作,逆变器输出电压为正或为负,从而达到电流反馈跟踪电流给定的控制目的,滞环两态电流调节器输出频率等于逆变器工作频率,并且滞环宽度与滞环两态电流调节器输出频率或逆变器工作频率的关系是:滞环宽度大,开关频率低;滞环宽度小,开关频率高,即滞环宽度与滞环两态电流调节器输出频率成反比。

　　考虑逆变器输入电压或交流电机转速变化的影响,从表1、表2中可以看出:当逆变器输入电压上升时,滞环两态电流调节器输出频率增加;反之亦然。当交流电机转速上升时,滞环两态电流调节器输出频率减少,反之亦然。

　　为减少逆变器输入电压或交流电机转速变化对滞环两态电流调节器输出频率的影响,可以采取逆变器输入电压或交流电机转速的反馈控制,将逆变器开关频率变化限制在一定的范围之内,但这将导致调节器硬件设计复杂,实现较为困难。

　　本文则利用滞环两态电流调节器输出频率与其滞环宽度成反比的特点,直接将滞环两态电流调节器输出频率做为反馈信号,并且采取以下的闭环控制方式:当滞环两态电流调节器输出频率增加时,使其滞环宽度也增加,从而使逆变器开关频率减少;而当滞环两态电流调节器输出频率减少时,使其滞环宽度也减少,从而使逆变器开关频率增加。这样动态地调节滞环两态电流调节器环宽与其输出频率成正比变化,达到稳定逆变器工作频率的目的。