三相电压型PWM整流器控制策略研究.pdf

第41卷第6期长春工业大学学报Vol.41No.62020年12月JournalofChangchunUniversityofTechnologyDec.2020://DOI10.15923j.cnki.cn22-1382t.2020.6.10三相电压型PWM整流器控制策略研究林宏博,贾文超*,贾卓(长春工业大学电气与电子工程学院,吉林长春130012)摘要:在电压电流双闭环控制基础上,内环采用滑模变结构进行控制,外环采用PI控制。在Matlab/Simulink建立仿真模型,依据网侧电压、电流以及网侧电流谐波含量验证该控制方法。关键词:整流器;双闭环;滑模变结构中图分类号:TM461文献标志码:A文章编号:1674-1374(2020)06-0573-08Controlofthree-phasevoltagePWMrectifierLINHongbo,JIAWenchao*,JIAZhuo(SchoolofElectrical&ElectronicEngineering,ChangchunUniversityofTechnology,Changchun130012,China)Abstract:Basedonvoltageandcurrentdoubleclosed-loopcontrol,theinnerloopiswithslidingmodevariablestructurewhiletheouterloopPIcontrol.ThecontrolmodelisbuiltinMatlab/Simulinktoverifythemethodwithparameterssuchasgrid-sidevoltage,currentandgrid-sidecurrentharmoniccontent.Keywords:rectifier;doubleclosedloop;slidingmodevariablestructure.文中利用滑模变结构控制能够频繁、快速地0引言切换系统的规律来控制PWM整流装置,在其数三相电压型PWM整流器因其直流输出稳学模型基础上,将滑模控制理论引入到控制系统定、输入侧电流畸变率小、功率因数接近于1等特中。仿真和实验结果表明,三相PWM整流器直点得到普遍应用,实现了真正的“绿色能源变流侧启动响应快,稳态直流电压保持效果较好,稳”。以往的双闭环控制策略。换[1][2-5]都是电流内环态时输入侧电流畸变小且功率因数接近于1采用前馈解耦的电流内环控制方式,电压外环采1基于拉格朗日方程建模用PI控制器将直流侧电压和电流联系起来。这种控制虽然易使系统得到理想的稳态性能,但因三相电压型PWM整流器拓扑结构如图1所PI控制器的滞后性以及整流器的非线性,双闭环示。。难以使整流器具有良好的动态性能[6-9]收稿日期:2020-06-15基金项目:吉林省科技发展重大专项项目(20106034)作者简介:林宏博(1996-),男,汉族,吉林吉林人,长春工业大学硕士研究生,主要从事电力电子与电力传动方向研究,E-mail:[e-mail].*通讯作者:贾文超(1965-),男,汉族,吉林长春人,长春工业大学教授,硕士,主要从事电力电子与电力传动方向研究,E-mail:[e-mail].574长春工业大学学报第41卷图1三相电压型PWM整流器拓扑图1、、1图中,uuu为三相电压;L为网侧滤()。()ABCRsq'+sq'+sq'-q'262LABC0波电感;R为等效电阻;C为直流侧电容;R为LALBLCL3)、式(4)、式(6)代入式(1)、式(5)中,负载;i为整流电流;i为流过负载的电流;u将式(dcLdc以i、i、i、u为状态变量的三相静止abc坐标为负载两端电压;N为地线节点;O为三相交流abcdc电源公共节点。系中数学模型diìæ1∑ö首先选择广义坐标,设网侧电感电荷量分别ïLa=u-Ri-us-s,、、,直流侧电容电荷量为。则ïdtAadcèçA3kø÷为qqqqik=A,B,CLLL0aïABCdi=、、。æ1∑öq'i=q'i=q'ïLb=u-Ri-us-s,LbLcLdtBbdcçB3k÷ABCïèø对于电力电子系统,拉格朗日方程可表示为k=A,B,C(7)ídiïæ1∑ödæခŸMöခŸMခŸDLc=u-Ri-us-s,-=-,(1)ïdtCcdcçC3k÷dtç÷è,,øèခŸq'øခŸqခŸq'ïk=ABCkkkïduuMdcsisisdc。式中:系统磁场能量;ïC=i++-îdtAABBCCRq系统广义坐标(电荷);Lk根据坐标变换可得整流器在两相旋转dq坐q'系统广义速度(电流);k标系中数学模型D系统耗散能量函数。diì,电源的电位能为-qU,电容的电位能为ïL