電流控制方式

電流控制方式

在恆定頻率開關變換器或開關模式功率變換器中，一般都是通過占空比控制而提供輸出調節，也就是說通過調節功率開關器件的導通時間和關斷時間的比率以回響輸入或輸出電壓的變化。在這方面，常用的占空比控制和電流型控制是類似的，它們都是通過調節占空比來完成輸出調節的。但它們的不同之處在於常用的占空比控制只能根據輸出電壓的改變來調節占空比，而電流型控制則根據主（功率）電感電流的變化來調節占空比。

基本介紹

• 中文名：電流控制方式
• 外文名：Current control mode
• 控制方式：通過占空比控制

電源電流控制方式在有源電力濾波器中的套用

如何提高電能質量和治理諧波是輸配電技術中最迫切的問題之一，有源電力濾波器已成為解決這一問題的關鍵性技術。建立了三相三線制並聯型有源電力濾波器的數學模型，把檢測電源電流控制方式套用於並聯型有源電力濾波器，通過仿真研究驗證了此種控制方法可以有效地實現諧波的動態補償，證明了該方法的可行性。

檢測電源電流控制方式的數學模型

檢測電源電流控制方式的等效電路圖和結構圖中Z_s是電源內阻抗，Z_HPF為高通濾波器阻抗。i_c為指令電流參考值，G_Z(s)為i_s與i_cL之間的傳遞函式；G(s)為校正環節，這種控制方式把產生諧振的傳遞函式G_Z(s)包括在閉環內，選擇適當的G(s)就可以抑制諧振，為了獲得良好的補償特性，G(s)應有較大的放大倍數，以增大系統的開環增益，但放大倍數太大會使系統不穩定，通常採用一階慣性微分環節，其傳遞函式為G(s)=KTs/(1+Ts)；G_I(s)為指令電流運算電路的傳遞函式，放大倍數為-1；G_A(s)為補償電流發生器的傳遞函式，為時間常數很小的一階慣性環節。得到：i_cL=i_L+i_c；I_s(s)=G_Z(s)·I_cL(s)；I_ch(s)=G(s)·G_I(s)·G_A(s)·I_s(s)。

並聯型有源電力濾波器的控制算法

通過電源電流控制方式實現諧波的檢測，為了實現逆變器對諧波電流的補償，需要控制逆變器使其輸出的能夠自動跟蹤計算所得的參考電流，主要的控制方式有兩種，分別是電流跟蹤控制和電壓控制。電流控制主要有四種，分別是周期採樣控制、滯環比較控制、無差拍控制和三角載波線性控制。

1、周期採樣控制：此控制方法主要是根據有源電力濾波器輸出電流i_c與參考電流i_cref的比較結果在採樣脈衝的上升沿改變PWM脈衝的狀態。

2、滯環比較控制：此控制方法是將補償電流參考值i_cref與逆變器實際電流輸出值i_c之差Δi_c輸入到具有滯環特性的比較器，通過比較器的輸出來控制開關的開合，從而使逆變器輸出電流實時快速的跟蹤補償電流參考值。

3、無差拍控制：此控制方法是利用前一刻的補償電流參考值和實際電流值，計算下一刻的電流參考值及各種開關狀態下逆變器的電流輸出值，選擇某種開關模式作為下一刻的開關狀態，從而達到電流誤差等於零。但由於無差拍控制方法存在系統誤差與調製比對系統參數依賴性大、魯棒性差、瞬態回響超調量大等缺點，因此在實際中不常用。

4 、三角載波線性控制：此控制方法是將檢測電流環節得到的電流實際值i_c與參考值i_cref之間的偏差與高頻三角載波比較，所得到的PWM脈衝作為逆變器各開關器件的控制信號，從而在逆變器端得到所需波形的電流。

三角載波是電壓型PWM逆變器中套用較多的一種電流控制方式，這種控制方式可以獲得恆定的開關頻率，裝置安全性較高，鑒於此並聯型有源電力濾波器中PWM變流器採用三角載波控制算法。

檢測電源電流控制方式的可行性

採用檢測電源電流控制方式，逆變器採用三角載波控制算法，投入三相併聯型有源電力濾波器後的系統仿真波形。在0.02s之前系統電流存在諧波並且電壓和電流有相位差，0.02s後並聯型有源電力濾波器投入使用，經補償系統電流相位和電網電壓相位基本一致，系統電流波形已接近正弦波，表明此控制策略的可行性。

開關磁阻電動機電流控制方式仿真

開關磁阻電動機可控變數較多，且變數之間彼此耦合，因此要實現電機的電流控制方式，不單要研究電流，還要研究與之相關的其他變數。利用Matlab/Simulink仿真軟體的優點，建立了通用性強、易修改、具有模組化結構的開關磁阻電動機的動態仿真模型。利用該模型可以方便地實現電機的角度位置控制，通過大量的仿真實驗，形象、直觀地揭示了開關角對電流波形的影響，進而研究與驗證了在電流控制方式下，電流波形與電機的轉矩和轉速之間的關係，同時也很好地解決了工程設計中根據電流波形這個可測量來設計最優開關角，降低電機轉矩波動這一問題。

開通角與電流波形的關係

當關斷角固定，改變開通角時，可得到電流波形(θ_on1 <θ_on2 <θ_on3)，θ_on1是最小開通角。開通角減小，電流峰值隨之增大。當開通角增大到一定值時(如θ_on2)，可得到近似於“平頂波”的電流波形，當開通角繼續增大(如θ_on3)，波形走勢發生變化，電流幅值繼續增大，這主要是由於此時開通角較大，電流在有效 工作段內的旋轉電動勢的正壓降小於繞組兩端的有效電壓引起的。可以看出隨著開通角的增大，轉速隨之下降。在開通角2時，轉速波動最小，可見“平頂波”的電流波形，是實現轉速調節的最佳電流狀況。電流波形為“近似平頂波”時，轉矩波動明顯小得多。

關斷角與電流波形的關係

開通角固定，改變關斷角。電流波形的變化(θ_off1<θ_off2<θ_off3)隨著關斷角的增大，電流波形寬度有一定的增加。當關斷角較小時，也會出現與關斷角3相似的幅值波動的電流波形，當關斷角增大到 一定值時，電流幅值穩定。在此範圍內，關斷角越大，電流幅值越小且逼近額定電流值(如關斷角2)。若關斷角繼續增大便會出現如關斷角3時的電流波形。當關斷角過大時，電流不能下降到零，產生了較大的制動轉矩，造成電機的轉矩波動劇烈。結合轉速波形及轉矩波形可以看出：關斷角2的轉速及轉矩波動明顯比關斷角1、3時小得多。關斷角1雖然與關斷角2電流波形相似， 穩定轉速值也相同但過渡時 間卻長得多，轉速及轉矩的波動也比關斷角2大得多。通過分析，可以看出關斷角2就是所要尋找的最佳關斷角。