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原创 第8期 原创赛

【8th 原创赛】+ 基于充电模块的三相维也纳PFC的空间矢量控制

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gy200812
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高级工程师
  • 2017-11-30 16:23:15
前言

消失了近一年,忙生活,忙工作(换了个东家),从原来做光伏逆变器到现在做充电桩模块,终究也是AC和DC的事情,和光伏逆变器不同的只是电流的方向反了,很多本质的东西还是一样的。去年本人发表过一篇《为你解密单相光伏并网逆变器的环路控制》,这一次要谈谈PFC的事情,当然,是三相了。


下面图片的ppt都是本人原创,如有雷同,肯定是抄的我的,哈哈哈





chaos2008
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副总工程师
  • 2017-11-30 16:50:04
 
期待期待
jzlpower
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初级工程师
  • 2017-11-30 17:01:11
 
关注了
世纪电源网-九天
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超级版主
  • 2017-11-30 17:12:06
 
前排支持楼主~~大家都很期待哦~~
心如刀割
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高级工程师
  • 2017-11-30 19:22:06
 
学习
gy200812
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高级工程师
  • 2017-12-5 11:39:24
 
我也是第一次做PFC,一起加油吧
powerniu
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高级工程师
  • 2017-12-1 08:27:00
 
占个座    最近在看空间矢量控制,之前看美女写的很好!
世纪电源网-小王
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管理员
  • 2017-12-1 09:02:01
 
看来都是期待以为的围观群众哈 ,欢迎支持楼主!
一年一年,忙忙碌碌,也快也慢,说实话还是非常非常欣赏楼主的心境,一直很关注,一手好字的确美,技术理论+实践也帮助了很多工程师学习参考,文武双全!再次感谢,抽出时间与大家分享技术经验!

gy200812
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高级工程师
  • 2017-12-5 11:38:15
 
谬赞,呵呵,多谢世纪电源网,给大家提供了共同学习的平台。
gy200812
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高级工程师
  • 2017-12-5 11:38:38
 
希望没有退步
x1995418
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副总工程师
  • 2017-12-1 09:13:28
 
占位学习
gy200812
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高级工程师
  • 2017-12-5 11:37:23
 
一起学习,
gy200812
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高级工程师
  • 2017-12-3 17:46:21
 
坐标变换


说到三相,怎么样都不能绕开坐标变换,当然很多公司在做维也纳PFC的时候,是将三个单相的电流分别控制的,但是如果要用到空间矢量控制的话,还是要用到坐标变换的。
首先抛出坐标变换的矩阵,然后再解释矩阵的来历。下图是静止坐标系的变换矩阵。
1.clark变换.png

图中绿色部分的系数是根据三相静止坐标和两相静止坐标系的夹角来的,那么棕色部分的系数是怎么来的呢?

2.关于clark的变换的两种形式.png

静止坐标系有两种形式,一种是等量变换(变换前后变量幅值不变化),一种是等功率变换(变换前后功率不变化),图中也推导了这两种变换的系数。


下面解释一下坐标变换的系数来历:还是po图先:


3.三维欧式空间定义.png

4.两种坐标轴的空间相对位置.png

上图中红黄蓝(咦,这三个字好可怕)形成的坐标系就是三维欧式空间中的三相静止坐标系。灰色的平面坐标系就是两相的α、β坐标系。α轴和A相轴的投影重合,下面看下俯视图:
5.三维坐标轴俯视图.png

那么,现在学过立体几何的人,分分钟可以解出这两个坐标系的变换关系,见下图:就是clark变换的矩阵中系数的来历了!

6.两种坐标轴的空间相对位置1.png


那么现在再看下,旋转坐标变换,见下图:park变换就是将整个坐标系以三相角频率速度转起来!

7.park变换.png

于是可以得到旋转坐标的变换矩阵:

8.park变换1.png

那么,现在,用mathcad做个坐标变换试试看:三相对称变换在三种坐标系(ABC、αβ、DQ)下的波形图。
9.坐标变换的mathcad验证.png







liguanghui2588
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实习版主
  • 2018-1-2 10:24:12
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三维立体不错,
gy200812
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高级工程师
  • 2017-12-4 21:43:28
 
锁相环

无论是PFC还是并网,都要用到锁相环,在这简单说一下三相的锁相环事情。锁相环一般来说有以下三个部分组成:鉴相器、环路滤波器、压控振荡器。

10.锁相环的基本结构框图.png

三相系统中通常用的是基于同步旋转坐标系的锁相环:
11.基于旋转坐标系的锁相环.png

根据前面说的坐标变换,如果DQ坐标轴的旋转角频率完全等于ABC变量的角频率,那么Q轴就会为0,锁相环就是实现角频率闭环控制。

12.锁相环模型分析.png

锁相环的数学模型,或者说传递函数,可以由上图中的关系得到。为了能够设计调节器,需要将模型线性化处理:于是可以得到锁相环的闭环控制框图如下:

13.模型线性化处理.png
将系统框图中的每个环节乘起来,可以得到如下的传递函数,由于锁相环是典型的二阶系统,于是可以按照二阶系统的典型设计方法来设计:取合适的贷款


14.锁相环的环路设计.png

通过前面的分析,可以在psim总搭出一个锁相环的仿真:
15.锁相环的psim仿真.png

仿真的波形如下:

16.锁相环的仿真.png


sunlingsunhaiqi
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实习版主
  • 2017-12-7 13:52:46
 
先支持下,期待后续的作品
心如刀割
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高级工程师
  • 2017-12-7 20:05:42
 
想起了毕设做的锁相环,没做成差点毕不了业
gy200812
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LV6
高级工程师
最新回复
  • 2018-9-7 10:40:40
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电流环控制

说完锁相环的事情,接下来是电流环控制的事情,其实环路控制的部分,和并网逆变器区别不大, 一个是电流从电网流出,一个是电流从电网流入。
因为我们要用空间矢量控制,所以先看一下控制框图。
02.三相空间矢量控制框图.png
图中,外环是母线电压环,同样的,母线电压环的带宽不能太高,不然电流的低次谐波就会很大。
母线环输出作为电流有功分量的给定,无功分量的给定为0(单位功率因数)。经过调节器之后,从直流坐标系变回到两相静止坐标系,然后进行空间矢量控制。
juqqty
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本网技师
  • 2017-12-7 14:05:24
 
膜拜中,坐等更新
peterchen0721
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高级工程师
  • 2017-12-8 16:52:25
 
讚一個、二個...無數個讚,默默學習。
anthony
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副总工程师
  • 2017-12-13 16:19:20
 
欢迎开讲。
布衣鼓手
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本网技工
  • 2017-12-14 11:50:45
 
楼主辛苦了,讲解精辟,学习了!
uuniao
  • uuniao
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助理工程师
  • 2017-12-14 22:13:28
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美女啥时候讲讲后级LLC呢
清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-12-18 14:04:07
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好厉害啊!!!支持一下
DanielWang
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助理工程师
  • 2017-12-26 00:21:13
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花了一晚上的时间拜读了《为你解密单相光伏并网逆变器的环路控制》,受益匪浅!再来看这个帖子,终于赶上趟啦。我是去年硕士毕业的,正好现在也在做充电桩的DSP程序。我想请教您几个问题:1.您在《光伏》那篇帖子里面提到的为了抑制单相并网电流3次谐波而使用的陷波滤波器,是否也可以应用到Vienna的电压环上面呢?2.我实测我们的Vienna输入电流谐波主要是4次居多,我一直没弄明白缘由,所以想请教下您有没有这方面经验,还是我们的控制出问题了;3.我研究生时是搞永磁同步电机控制的,对PARK,CLARKE变换倒是比较熟,我的主要疑虑是如果Vienna使用SVPWM的话,怎么处理输入三相严重不平衡甚至缺相的情况呢?  方便的话能加个QQ吗,253243447
liguanghui2588
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实习版主
  • 2018-1-2 10:28:30
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空间矢量控制期待更新学习
westbrook
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副总工程师
  • 2018-1-2 14:32:26
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楼主怎么没有更新了?
飘过德意志
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本网技工
  • 2018-1-23 09:49:42
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Mark!
少年囧
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本网技工
  • 2018-4-9 16:34:29
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马克一下,顺便催更。
srtx
  • srtx
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本网技工
  • 2018-4-12 15:23:44
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谢谢,催更
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