基于离散系统理论的PWM整流器电流控制器.pdf

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1、第45卷第3期电力电子技术Vo1．45．No．320l1年3月PowerElectronicsMarch2011基于离散系统理论的PWM整流器电流控制器杨立永，邢介宇，李正熙(北方工业大学，电力电子与电气传动工程中心，北京100144)摘要：PWM整流器控制系统通常采用数字PI调节器，传统数字PI调节器设计方法是先将数字系统等效成连续系统，再依据连续系统的设计方法设计PI调节器参数，这样造成很大误差。基于离散系统z变换理论，详细分析了实际系统的运行过程，建立PWM整流器的离散化模型。在此基础上，根据给定的相应指标，将离散根轨迹法和时域法相结合

2、直接设计数字PI调节器。仿真和实验结果证明，由于在离散化模型的建立过程中未进行近似处理，模型更接近实际数字控制系统，以该方法设计的电流控制器性能更优越。关键词：整流器；调节器；离散系统中图分类号：TM461文献标识码：A文章编号：1000—100X(2011)03—0051—03TheCurrentRegulatorDesignofPWMRectifierBasedonDiscreteSystemTheoryYANGLi—yong，XINGJie—yu，LIZheng·xi(NorthChinaUniversityofTechnology，B

3、eijing100144，China)Abstract：DigitalPIregulatorisusuallyusedinPWMrectifiercontrolsystem．ThetraditionaldesignmethodofdigitalPIregulatorofPWMrectifiercontrolsystemisthatfirstlytransformingthediscretesystemtocontinuousone，thende—signingthePIcontrollerwithcontinuoussystemmethod，

4、whichmakesalargeerror．ThispapergivesadetailanalysisontheoperationprocessofactualsystemandbuildsaPWMrectifierdiscretemode1．Onthebasis，thedigitalPIcon—trollerisdesigneddirectlyusingbothroot—locusmethodandtime—domainmethod．Simulationandexperimentalresultsprovethatthediscretemo

5、delhashighaccuracyandthedesignmethodissuperiortothetraditionalone．Keywords：rectifier；regulator；discretesystem1引言大，甚至连系统的稳定性都不能保证而实际系统常常由于算法的复杂性和硬件因素限制了控PWM整流器不仅可以很好地解决传统不控整制器的采样频率。基于离散系统理论，建立了流电路功率因数低、输入电流波形畸变严重的问PWM整流器的离散化模型．在此基础上直接设计题，而且具有能量双向流动、快速动态响应性能，离散电流PI控制器。仿真和实验结果

6、表明，该离因此在高性能双PWM逆变器、UPS电源及风力发散化模型的特性更接近实际系统，所设计的电流电并网等系统中得到了广泛应用『1]。调节器性能更优越三相电压源型PWM整流器控制系统一般采用双环控制．即电流内环和电压外环，二者多采2PWM整流器数学模型用PT调节器，所以对电流环和电压环PI调节器图1示出PWM整流器的拓扑结构。的参数整定是设计PWM整流器控制系统的主要工作．而电流环的快速跟踪性能和小超调量是电压环设计的基础。由于大多数PWM整流器都采弹≮．，+【l用数字控制器。传统PI控制器的设计方法是首先i1I‘=c．设计相应的模拟控制器，

7、然后再离散化_2_在采Vv。样频率很高时，该设计方法误差不大。但当采样频率受到限制时．用该方法设计的控制器误差很为滤波电感；R为电感和IGBT的等效电阻之和；c为滤波电容；R为负载电阻；，L为负载电流；为直流母线电压。定稿日期：2010—09—3O图1PWM整流器拓扑结构图作者简介：杨立永(1974一)，男，天津人，博士，副教授，研究方向为电力电子与电气传动技术。根据基尔霍夫电压定律和电流定律，可建立51第45巷第3期电力电子技术Vo1．45．No．3201】年3月PowerElectronicsMarch2011PWM整流器在三相静止Ct，

8、b，C坐标系下基于开Kf)(一)=L+Ri(6)关函数S，S，s的数学模型为：＼／U在实际系统中，若要精确设计控制器的参数，一Ri必须考虑下面几个细节：①电流采样和