单相电压型PWM整流器无源控制研究

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1、摘要摘要单相PwM整流器是一种典型的非线性装置，具有很强的非线性特性。为提高整流器的性能，对整流器进行非线性控制策略研究十分必要。本文主要针对单相电压型PwM整流器，运用哈密顿系统理论中的互联和阻尼配置的无源性控制(IDA．PBC)方法进行了控制系统设计，同时对所设计的系统在Matlab／Simulink的软件环境下进行了仿真，通过仿真结果验证了所设计的控制系统的正确性。首先，介绍了耗散系统和一类无源系统——哈密顿系统的一些基础知识。对这类系统的属性，从能量成形的角度进行了研究，给出了无源系统的稳定性定理和耗散系统的稳定性定理，讨论了耗散的端口受控哈密顿系统的反馈镇定方法。其次，以

2、荤相电压型PwM整流器为对象，利用端口受控哈密顿(PcH)系统理论建立了PCH系统模型。并且分析了单相PwM整流器PCH系统模型的特性，包括：能量平衡特性、耗散特性、无源特性等。再次，在国内首次把互联和阻尼配置的无源性控制方法引入到电压型PWM整流器无源控制研究中，在单相电爪型PwM整流器PcH系统模型的基础上，设计了基于期望平衡点的反馈控制器，

3、一时解决了包括反对称矩阵、阻尼矩阵的配置、期望能量函数的选择、平衡点的求取、稳定性分析等问题。利用Matlab／simulink仿真软件，对单相电压型PwM整流器无源控制系统进行了仿真研究，实现了直流电压恒定、交流测达到单位功率因数的控制

4、目标，验证了无源控制策略是可行的。论文最后对全文所作的丁作进行r总结，并指明了未来的研究方向。关键词：PwM整流器；哈密顿系统；无源控制AbstractsindephasePwMrecti6erisatypicalⅡonlineardeV妣withhiglInonlinearcharadefistics．ItisⅡecessarytohavearesearchonnonⅡnearcontrolstrale舀es．IntIlispaper，apassiVity．basedcontmllerofsin出ephascPwMrectifierisdesignedusiI唱tlleinter

5、connectionanddampingassigIImentpassivity-basedcontrolmethodofHamiltoniansystems．InMatlab／Simulinl【，themodelofpassivity_basedcontrolsyst锄isestablished．Thesimulat女阻resunsshowthatthecontrolstrategyisfeasible．FifstofaU，somebasicinfo册ationOfdissipationsystemandakindofpassiVitysystem—。HaⅢiltolliaⅡsy

6、stema托in廿1)duced．Thesesystemsa他studiedbyusingthemethodof％e唱yshapingfr叫Ithcstabiljzatjon．11lcstabilitytlIeoryofthcpassivitysystcm柚dthef醅dbackstabilizationtheoryofthePoft-con仃ollcdH锄iltoniaIl(PcH)systcmwithdissipationarcdisc嘴∞d．secondly，thePorf-cDntmlledHam订tonjansyStemmodelofsill酎ephasePwMfel：t

7、诋erusingthethcoryofthePon—Con仃DlledH锄inoni柚systemisest曲lished．nechamctcristicsofthePCHmodelofthcsinglephasePwMrecti6erareaIlalyzed．11lirdly’thefeedbackcontrollcrofsin酉ephasePWMrcctifierisdesi印edbyusingthemethOdOfT兀terconnectiOnandDampingAssignmentPassivity—Basedcontrol(IDA-PBc)，basedonthePcHmo

8、delofsin酉eph弱ePwMrectifier．tllentheproblemssuchascollocatingtheskew—symmetricmatrixaIldthedampmatri](，choosingthedesiredclosed·loopstoragcfIInction，seel【ing￡0rttIedesircdequiljbriumpoint，柚alyzillgthestability，盯esolvcd．Intheend，themodd0f