三相PWM整流器带电阻负载实验优化

功率单元PWM整流器实验的基本步骤为：首先对A/D采样值进行校准，调整采样值的零点；然后进行锁相环的实验；最后是PWM整流器的电流开环-电流闭环-电压闭环实验。

1.数字锁相环实验

前面已经提到数字锁相环是PWM整流器中十分关键的环节，它关系到PWM整流器的控制性能。图7-37所示为进行数字锁相环实验所获得的实验波形。

图7-37 锁相环实验波形

在图7-37中，e_AB为网侧线电压，cos（θ+π/3）为经过D/A输出的锁相角度超前π/3的余弦值。由实验波形可见，两条曲线的相位同相，即实现了锁相环的功能。由于D/A输出的延时性，在实际的实验中，为了保证电压相位角与锁相角同相，通常需要给相位补偿一定的角度。

2.三相PWM整流器带电阻负载实验

在完成锁相环实验的基础上，需进行PWM整流器带电阻负载的实验。带载实验分为三步：电流开环、电流环闭环和电压环闭环。功率单元实验都是在研制的实验样机上进行的，而实验样机参数为

网侧线电压有效值：140V；

母线电压给定值：230V；

输入电抗器电感值：2.55mH；

母线电容值：2200μF；

开关频率：2kHz；

电阻负载：R=15Ω。

根据以上参数计算得到相电流有效值为14.5A。

图7-38所示为PWM整流器在上述给定样机参数下的稳态运行的实验波形。由图可见，稳态时，母线电压维持在给定值230V并保持恒定，网侧电流为14.6A，与根据系统参数计算所得的值相符。(https://www.xing528.com)

图7-38 稳态运行时母线电压与网侧电流实验波形

为了进一步验证所设计的PWM整流器的性能，在前面给定系统参数下，对PWM整流器由不控整流到可控整流和可控整流到不控整流进行实验，实验波形如图7-39和图7-40所示。

图7-39 从不控整流到可控整流实验波形

由图7-39可见，在启动可控整流后，网侧a相电流立即增大，并有1.2倍电流冲击，在电流环PI调节器的作用下，电流很快达到稳定；直流母线电压也经过几个工频周期后到达给定值并维持恒定。由图7-40可见，在关闭PWM整流器后，直流母线电压和网侧a相电流迅速恢复到不控整流状态。实验结果证明了PWM整流器的参数设计基本满足动态响应要求，取得了良好的控制效果。

图7-40 从可控整流到不控整流实验波形

图7-41所示为PWM整流器可控整流由空载到带载的实验波形。由实验波形可见，突加负载时，母线电压变化平稳，说明该系统具有较强的带载能力。

图7-41 可控整流从空载到带载实验波形

前面提到了PWM整流器由不控整流到可控整流的电流冲击，对于大功率的PWM整流器来说，电流的冲击可能会损坏设备。在本系统中，通过在算法里利用软启动来抑制PWM整流器的电流冲击，如图7-42所示。对比图7-39，由实验波形可见，当PWM整流器由不控整流到可控整流时，电流平稳过渡而且没有冲击，验证了所采用方法的有效性。

图7-42 不控整流到可控整流抑制电流冲击实验波形