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第
27
卷第
4
期
Vo
I.
27
No.4
湖北工业大学学报
Journal
of
Hubei University of Technology
2012
年
08
月
Aug.2012
[文章编号]
1003-4684(2012)04-0051
-04
三相
VSR
新型双环控制策略研究
纪明伟
(安徽建筑工业学院机械与电气工程学院,安徽合肥,
23060
1)
[摘
要]建立了芝相电压型
PWM
整流器在
d-q
坐标系下的非线性数学模型.通过非线性输入变换和引人交、直
流侧的功率平衡方程,推得三相电压型
PWM
整流器的线性化数学模型;并设计了双闭环控制系统,电压外环为
非线性
PI
控制,电流内环为反馈线性化控制.仿真结果表明,基于该控制方案的系统具有较好的动态特性和较强
的鲁棒性;控制系统全局稳定,输出直流电序,无稳态误差.
[关键词]非线性
;PWM
整流器
z
反馈理论
s
线性化
[中图分类号]
TP276
三相电压型
PWM
整流器具有功率因数高、网
侧电流畸变小、输出电压可调以及能量可双向流动
等优点,目前在新能源并网发电、有源滤波、元功补
偿、电力牵引等领域应用广泛[1-4]
三相
PWM
整流器模型是一个典型的非线性多
输入多输出系统,常规控制策略动态特性较差,难以
达到理想效果.直接电压控制和级联型电流模式控
制为目前应用于该系统的两类基本控制方法.对于
本系统,当采用直接电压控制时是一个非最小相位
系统,其内动态不稳定
向
;当采用级联型电流模式控
制时,系统为最小相位系统,内动态稳定,设计的控
制系统性能优越.
本文通过非线性状态和反馈变换,使整流器实
现状态、输入
/
输出的精确线形化,从而将复杂的非
线形系统综合问题转化为线形系统的综合.电压外
环采用反馈线性化控制策略;电流内环采用反馈线
形化解藕控制策略.为验证所提控制策略的正确性
和优越性,进行了仿真验证.
三相
PWM
整流器
dq
模型
三相电压型
PWM
整流器的主电路拓扑构如图
1
所示.为建立三相电压型
PWM
整流器数学模型
作如下假设:1)电濒电压为三相对称正弦电压,
2)
滤波电感是线性的,且不考虑饱和;
3)
开关管为理
想开关.
根据文献[1
J
,并按照图
1
所规定的电气量的方
[收稿日期]
2012-04-15
[文献标识码]:
A
向可以得到两相旋转坐标系的数学模型为
L
苦
+Riq
+
ιi
d = u
q
-
VdcS
q ,
L
莹
+Rid-
wL
i
q
=
的一叭,
ω
dV
dc
3
C
一一旦=一
(inS
n
+
iJs
J
)
- i ,
dt 2
'_qvq
'-a-a
'
-L
式中,
ω
为角频率
;
U
q
、
Ud'
iq
、
id
分别为电网电压、电
流在
q
、
d
轴上的分量
;
Sq
、
Sd
为开关函数在
q
,
d
坐标
系下的开关函数,上式表明三相
VSR
是一个多输入
多输出搞合非线性系统,含有状态变量和控制变量
的乘积,控制较为困难.
'L
R
L
因
1
VSR
系统结构图
2
三相
PWM
整流器控制器设计
2. 1
直流电压非线性控制
从系统方程(1)可以看出,本系统有
2
个控制输
入量
Sq
、句,分别控制直流输出电压和无功电流与以
获得给定功率因数.选取
U
,
和
ld
为系统输出.重新
[作者简介]纪明伟(1
982
一)
,男,安徽毫州人,安徽建筑工业学院讲师,研究方向为电力电子及控制理论
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