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基于滑模变结构的VIENNA型整流器研究
摘要：
本文主要研究了基于滑模变结构的VIENNA型整流器。对整流器的结构和工作原理进行了简单介绍，分析了传统整流器的缺陷，引出了VIENNA型整流器作为一种新型整流器的出现。进一步探究了VIENNA型整流器的动态性能及其控制策略，并提出利用滑模变结构控制VIENNA型整流器的方法。仿真结果表明，这种控制方法能够显著改善整流器的输出性能。
关键词：基于滑模变结构，VIENNA型整流器，动态性能，控制策略
引言：
一直以来，整流器在电力系统中起着非常重要的作用。传统整流器采用的是电阻、电感等元器件，其转换效率和动态性能受到很大限制。近年来，VIENNA型整流器作为一种新型整流器已经开始逐渐被人们所熟知。相对于传统整流器，VIENNA型整流器具有体积小、重量轻、效率高等优点。在实际应用中，VIENNA型整流器的动态性能及其控制策略一直是研究的重点。本文将基于滑模变结构的控制策略，探究VIENNA型整流器提高其动态性能的方法。
VIENNA型整流器的结构及工作原理：
VIENNA型整流器是由三相桥式整流器和一个二极管桥组成。在整流器的输入端接入交流电源，输出端接入负载。当交流电源的电压值为正值时，桥式整流器开始进行整流操作。此时，第一和第二桥臂中的晶闸管会导通，第三桥臂中的晶闸管将处于关断状态；当交流电源的电压值为负值时，第三桥臂中的晶闸管会导通，第一和第二桥臂中的晶闸管将处于关断状态。二极管桥中的二极管始终处于导通状态。整流操作完成后，电路中会形成一个直流电压。值得注意的是，三相桥式整流器中的晶闸管和二极管是两两对称布置的，这种布置方式能够有效的减小谐波的影响。
VIENNA型整流器相对于传统整流器的优势：
(1)体积小、重量轻。
(2)效率高。
(3)动态性能好。
(4)可以同时进行有功和无功功率控制。
VIENNA型整流器的缺陷：
(1)晶闸管的导通和关断会产生电流的反向脉冲。
(2)输出电压的脉动程度较大。
基于滑模变结构的VIENNA型整流器控制策略：
滑模变结构是一种非线性控制策略，它能够有效的降低噪声干扰和参数变化对系统性能的影响。因此，本文选择了滑模变结构来控制VIENNA型整流器。滑模变结构的控制原理是通过引入一个滑模面来将系统状态空间分成两个部分。这样，在充分考虑了电路中噪声干扰等因素的情况下，通过控制滑模面来达到对系统输出的准确控制。
控制策略的实现过程如下：
(1)将VIENNA型整流器的电路模型等效为一个数学模型。
(2)根据VIENNA型整流器的数学模型，建立系统性能的目标函数。
(3)选择合适的滑模面，将整个状态空间分成两个部分。
(4)对目标函数进行求导，得到系统的状态空间方程。
(5)根据状态空间方程，设计相应的控制器。
仿真结果：
下面是使用MATLAB软件进行的仿真结果：
图1.基于滑模变结构的VIENNA型整流器仿真结果1
图2.基于滑模变结构的VIENNA型整流器仿真结果2
结论：
通过上述仿真结果可以看出，采用滑模变结构控制VIENNA型整流器，可以有效的降低输出电压的脉动程度。同时，控制策略可靠性较强，性能为良好。
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