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三相电压型 PWM 整流器(Voltage Source PWM Rectifier,VSR)是电能变
换系统中的关键器件,具有网侧电流品质高以及直流侧电压较为稳定等优点,在
微电网系统、变频调速系统和新能源发电等领域有着广泛的应用,在电力系统
中起着至关重要的作用
[1,2,3]
。
在不平衡电网电压情况下,如果采用传统控制方法,三相 VSR 将在网侧产
生大量电流谐波,并且网侧电流发生畸变,严重影响三相 VSR 的运行性能。因此
寻找最优的三相 VSR 系统的控制方案具有重要意义。文献[4,5]利用模型预测
控制策略来提升整流器系统的控制精度,但其需要在线评估所有开关状态作用
下的预测结果,增加了计算量,系统难以实现实时控制。文献[6]将滑模变结构控
制应用在 PWM 整流器中,在一定程度上保证了网侧电流正弦化。但是该研究并
没有解决滑模控制自身存在的抖振,且直流侧电压存在较大超调量的问题。文
献[7]将自抗扰控制与变结构相结合,减小了直流侧电压的超调量,但自抗扰控制
器(Active Disturbance Rejection Controller,ADRC)的参数众多,参数整定较为
困难。
针对上述三相 VSR 在不平衡电网中存在的问题,本文提出了基于萤火虫优
化算法的自抗扰控制策略。自抗扰控制器通过对正负序电流分别进行控制,并
对三相 VSR 内部的扰动进行补偿,同时抑制系统外部扰动,改善了整流器控制
性能。自抗扰控制器参数众多,而传统参数整定方法一般依靠经验整定,故三相
VSR 控制的性能不能达到最佳。因此,本文采用群体智能优化算法来实现自抗
扰控制器参数自整定
[8]
。本文将三相 VSR 作为控制对象,选用萤火虫优化算法
对三相 VSR 电流内环中的二阶 ADRC 参数进行在线寻优,通过减少 ADRC 参
数整定时间,提高了三相 VSR 性能以及闭环运行的可靠性。最后,在 MATLAB
的环境中仿真验证了所提方法的可靠性和优越性。
1 网压不 平衡时 VSR 的数学模 型
图 1 为三相 VSR 的拓扑结构,e
a
、e
b
、e
c
为三相电网电压,i
a
、i
b
、i
c
为交流
侧电流,R 和 L 分别为交流侧等效电阻和电感,R
L
为直流侧负载电阻。
图 1
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