固緯電子電力電子教學(xué)小課堂 | 第十九講: PEK-110模塊之全橋PFC AC→DC變換器

PTS-系列之PEK-100系列教學(xué)
PEK-110模塊之全橋PFC AC→DC變換器
寫在前面的話
經(jīng)過前幾期對(duì)于PTS-800中基本的電路圖拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí),我們已經(jīng)掌握了基本的電路模型。從PEK-100系列開始,在固有電路拓?fù)浠A(chǔ)上開始對(duì)電路的控制方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。本期將針對(duì)單相全橋逆變PEK-110的控制方式以及與新能源中光伏發(fā)電結(jié)合探究最大功率點(diǎn)追蹤技術(shù)的學(xué)習(xí)。此外,我們也將逆向設(shè)置整流變換器。

PEK-110
單相逆變器
實(shí)驗(yàn)原理:
單相全橋整流器的輸入是單相交流電源,輸出是直流電壓,采用雙閉環(huán)控制方式。外環(huán)為直流電壓的控制回路,用來控制輸出電壓的穩(wěn)定,內(nèi)環(huán)為電感電流回路,用來調(diào)整輸入電壓與輸入電流同相位,達(dá)到單位功率因數(shù)的效果。

單相全橋整流器的電流回路模型可以采用上幾期的逆變器模型,其控制方塊圖的設(shè)計(jì)如下圖所示。

電流環(huán)設(shè)計(jì):
電流回路控制器采用反饋與前饋控制并用,假設(shè)輸入電流可以與輸入電壓同相位達(dá)到單位功率并網(wǎng),前向控制信號(hào)可以消除輸入電壓為電流回路的擾動(dòng)。因此,電流回路的控制回路為:

根據(jù)上圖可以看出電流環(huán)的帶寬是由K1決定,一般情況下電流環(huán)帶寬為開關(guān)頻率的十分之一到五分之一。
整流器的電流命令是外環(huán)的電壓回路的輸出。為了保證輸入電流與輸入電壓同相位從而將電壓環(huán)的輸出乘以與輸出電壓同相位的單位正弦波作為電流環(huán)的電流命令。
電壓環(huán)設(shè)計(jì):

交流側(cè)的輸入功率為:

基于有功功率平衡可知,

直流側(cè)由電容充電可知:

考慮到電路中的二次諧波分量,電壓外環(huán)的帶寬需要遠(yuǎn)小于120Hz以保證輸出電流低失真,但是帶寬過小電壓環(huán)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)太差。因此,最佳的帶寬一般定在20Hz,使之兼顧電壓響應(yīng)速度與輸入電流失真。
選擇type II型控制器后可參考電流環(huán)設(shè)置進(jìn)行計(jì)算參數(shù)K、Z與P。

實(shí)驗(yàn)效果:



總 結(jié):
經(jīng)過上述的仿真結(jié)果可以看到輸入電壓電流可以做到同相輸入,直流側(cè)的電壓紋波頻率為交流側(cè)輸入電壓頻率的兩倍。經(jīng)過以上對(duì)單相全橋整流器的講解有助于學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)了解雙閉環(huán)全橋整流器的設(shè)計(jì)流程。固緯電子在電力電子教學(xué)方向致力于為老師減少壓力,緩解學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力,因此開創(chuàng)了全新的理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式,還請(qǐng)各位老師同學(xué)進(jìn)行了解轉(zhuǎn)發(fā)。
附:為了提供學(xué)生更加豐富的學(xué)習(xí)資料,本次我們提供了matlab的仿真文件,感興趣的可以點(diǎn)贊轉(zhuǎn)發(fā),在文章下面留言以及聯(lián)系方式或郵箱可以免費(fèi)提供仿真文件。
仿真效果圖:

