基于负载估测的三相整流器全滑模控制策略.pdf

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1、第44卷第12期电力电子技术Vo1．44，No．122010年l2月PowerElectronicsDeeember2010基于负载估测的三相整流器全滑模控制策略叶津，杨旭，叶海忠(西安交通大学，电气工程学院，陕西西安710049)摘要：提出一种新颖的用于三相整流器的全滑模控制器，以提高在负载扰动和直流母线电压扰动下的动态性能。根据能量平衡原理，推导了滑模电压控制器；时提出一种新型的负载电流预测方法，以避免使用负载电流传感器；此外，积分型滑模电流控制器被应用在电流环中。在5kW样机上验证该控制策略。实验结果表明，该控制策略比PI

2、控制器具有更好的动态性能和鲁棒性关键词：三相整流器：全滑模控制器：负载电流估测中图分类号：TM461文献标识码：A文章编号：1000一IOOX(2010)12—0070—03FullDiscreteSlidingModeControllerforThreePhasePWMRectifierBasedonLoadCurrentEstimationYEJin，YANGXu，YEHai．zhong(Xi’artJiaotongUniveristy，Xi’on710049，China)Abstract：Thispaperpresents

3、anovelfulldiscreteslidingmodecontrollerforvoltage—sourcedthreephaserectifiertoimproveitsdynamicresponseundertheloadandDClinkvoltagevariation．Usingtheconceptofpowerbalanceinthreephaserectifier，theslidingmodecontrollerforDClinkvoltageregulationisderived．Also，inordertoa

4、voidtheadditionalloadcurrentsensor，anewmethodtoestimatetheloadcurrentisintroduced．Inaddition，anintegralslidingmodecontrollerisappliedtoregulatetheinductorcurrent．Thecontrolschemeisverifiedina5kWlabprototype．Thesimulationandexperimentalresultsshowthattheproposedcontro

5、lschemehasthesuperiordynamicresponseandrobustnessoverthePIcontroller．Keywords：threephaserectifier；fulldiscreteslidingmodecontroller；loadcurrentestimation1引言器被应用在三相整流器电压环中，电流环采用了滞环控制。但该控制策略需要复杂的计算以及额随着国际标准IEEE一519的提出．单位功率因外的负载电流传感器，因此仍存在局限。在此提出数变换器得到广泛应用。目前，PI控制器被广泛应一

6、种新颖的全滑模控制器，将滑模控制策略同时用于三相整流器以提高整流器的稳态性能_l_。但应用于电压环和电流环。根据输入输出功率守恒，由于小信号建模过程中高频信号分量被忽略，因提出了电压滑模控制器以提高整流器在直流母线此利用PI控制的三相整流器动态性能不尽人意。电压和负载扰动下的动态响应。同时，将电流积分近几十年来．相继提出一些基于大信号模型滑模控制器应用于电流环以提高电流环的动态性的控制策略_4-51，其中滞环控制能极大地提高系统能和鲁棒性。另外还提出一种新颖的负载电流估的动态性能，但由于开关频率时刻变化，因此增加测方法，从而避免

7、了采用额外的负载电流传感器。了滤波器的设计难度和整流器的开关损耗。预测控制基于时域模型，可提高系统的动态性能l6_，2三相整流器的数学模型但对参数变化较敏感，因此当负载扰动较大时，系图1示出标准的三相整流器电路图。统容易不稳定。滑模控制器适用于时变电路拓扑的开关变换器并且可以提高系统的动态响应l8_m]，但多数文献中滑模控制器只应用于电流环，系统的动态性能仍受限于电压环最近．一种滑模控制定稿日期：2010—11—04图1三相整流器作者简介：叶津(1985一)，女，硕士研究生，研究方向为电力电子数字控制技术。定义开关函数s，k=a

8、，b，c：70基于负载估测的三相整流器全滑模控制策略f1，上管开通，下管关断，，、札一l0，上管关断，一F管开通三相整流器的状态空间模型为：，J-=-Rik-(一÷)+，=a，b，c(2)式中：为直流母线电压。通过Park变换，可以得到d，q旋转坐标系下三相整流