圖 2-14 顯示了一個(gè)通用電壓控制器和功率處理單元等效模型。

圖 2-14 具有功率處理單元模型的簡(jiǎn)化直流總線電壓控制環(huán)路

如圖 2-14 所示，我們將之前分析得出的項(xiàng)（方程式 8）作為干擾引入環(huán)路，用于檢查電壓控制性能。通過(guò)觀察控制環(huán)路拓?fù)?，可以證明，借助 PI 控制器的積分部分，可以完全抑制由直流干擾方程式 8 引起的穩(wěn)態(tài)誤差。相反，無(wú)法完全抑制干擾的交流分量，從而導(dǎo)致電壓紋波。

為了評(píng)估交流側(cè)所用電流傳感器的最大可接受增益誤差，我們通過(guò)進(jìn)行以下假設(shè)來(lái)運(yùn)行了仿真：

• 將直流總線電壓設(shè)置為最小額定電壓，從而達(dá)到最大紋波電壓 (650V)
• 交流側(cè)和直流側(cè)之間存在最大功率交換，從而增加功率擾動(dòng) (11kW)
• 達(dá)到最壞情況的三個(gè)相位的增益誤差如下：
  ε₁ = –ε₂ = –ε₃
• 電流控制環(huán)路帶寬在所有仿真中保持恒定 (3kHz)
• 交流濾波器設(shè)計(jì)用于在使用主要電流檢測(cè)功能時(shí)且在標(biāo)稱輸出功率條件下，將 THD 保持在 3% 以下
• 電力線頻率為 50Hz

圖 2-15 顯示了交流/直流轉(zhuǎn)換器與具有不同增益誤差的傳感器搭配使用時(shí)的仿真結(jié)果。

圖 2-15 在直流鏈路帶寬和增益誤差參數(shù)下隨時(shí)間變化的直流鏈路電壓紋波

圖 2-15 展示了以下結(jié)果：

1. 直流鏈路上存在 100Hz 紋波電壓。這是由電流檢測(cè)級(jí)增益誤差注入的電源紋波導(dǎo)致的。
2. 由于 PI 控制器的積分部分，當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，所有情況下的電壓平均值仍然相同，這與理論一致。
3. 直流鏈路電壓紋波與直流鏈路電壓控制環(huán)路的帶寬相關(guān)。如果電壓控制環(huán)路的帶寬足夠高，那么控制器會(huì)嘗試通過(guò)快速控制電流環(huán)路來(lái)消除紋波電壓，但這可能會(huì)增加電網(wǎng)的 THD。

在此示例中，電壓控制環(huán)路的帶寬為 400Hz，結(jié)合電流傳感器的 3.7% 增益誤差，導(dǎo)致 THD 為 3.3%，而使用沒(méi)有增益誤差的理想電流傳感器時(shí)，THD 為 3%。另外，電壓控制環(huán)路的低帶寬會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)側(cè)的 THD 較低，但直流鏈路上的紋波電壓會(huì)增加到不可接受的水平。直流鏈路中存在電壓紋波會(huì)導(dǎo)致電池上出現(xiàn)電源紋波，而這是不能容忍的。此外，低電壓控制環(huán)路帶寬會(huì)導(dǎo)致負(fù)載階躍響應(yīng)不佳。

總之，當(dāng)開關(guān)節(jié)點(diǎn)處的電流傳感器具有 3.7% 的增益誤差時(shí)，可能導(dǎo)致電網(wǎng)電流的 THD 增加超過(guò) 10%。為了補(bǔ)償這種增加，輸入濾波器的體積必須增加超過(guò) 4%，才能滿足轉(zhuǎn)換器電網(wǎng)側(cè) THD < 3% 的設(shè)計(jì)目標(biāo)。