基于输入输出线性化电流控制的PWM整流器.pdf

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1、第44卷第1期电力电子技术Vo1．44．No．12010年1月PowerElectronicsJanuary，2010基于输入输出线性化电流控制的PWM整流器黄勇，谢运祥，王绍煦(华南理工大学．广东，州1510640)摘要：由于三相PWM整流器采用传统一控制策略．故难以满足实际工程对性能的要求．为此在建立三相PWM整流器数学模型的基础上．设计了电压和电流双闭环控制系统。针对电流内环控制中．系统存在不确定扰动．基于输入输出线性化，给出了电流控制器设计方法，并进行了实验实验波形表明，二三相PWM整流器直流输JL{』电压稳定，网侧输入电流正弦化．且功率因数接近1，从而

2、证明该系统具有较好的鲁棒性和动态性能。关键词：整流器：线性化：单位功率因数：双闭环控制中图分类号：TM461文献标识码：A文章编号：lO00—100X(2010)O1—0093—02PWMRectifierBasedonInput-outputLinearizationCurrentControlHUANGYong，XIEYun—xiang，WANGShao—XH(SouthChinaUniversityofTechnology，Gu(mgzh0I510640，China)Abstract：Theconventionalsinglecontrolstrategy

3、ofthethree—phasePWMrectifiercouldn’tmeettheincreasingpracticaldemanding．Acontrolsystemwithduale]ose—loopofvoltageandcurrentisdesignedbasedonthemathematicalmodelofthree—phasePWMrectifier．Intheinnercurentcontrol，consideringthesystemofuncertaindisturbance，thecurrentcon—trollerisdesigned

4、basedOilinput—outputlinearization．ThetestwaveshowthatDCoutputvoltageisstahility，thecurrentwaveofelectricitynetsideisensuredbeingsinusoidal，andthepowerfactorisapprochingunity．Theexperimentalresultsverifythatthesystemhasgoodrobustnessanddynamicperformance．Keywords：rectifier；lineariznat

5、ion；unitpowerfactor；dualclose—loopcontrol1引言定义开关函数如下：一Lc随着用电设备谐波标准日益严格，采用高功率因数、低谐波的高频开关模式PWM整流器来替代Es=3，i∈{a，b，c)，∈{p，n}。，，(1)直L¨0J一式中：i连接到，S=1；其他情况时，So=O。‘传统二极管不控整流和晶闸管相控整流装置是必然趋势。PWM整流器的体积小、重量轻、输出电压可调考虑电网电压平衡的情况，利用基尔霍夫定律及功率坐标变换．由等效电路可得两相同步l旋转Od，0且动态响应速度快，因此得到了广泛应用I“。但由于该整流器是一个非线性、多变

6、量、时变、不确定系q坐标系下PWM整流器的数学模型lj：0一L000一C统，传统单一PI控制策略难以兼顾快速性和超调之间的矛盾，很难达到满意的控制效果。为了提]uj～，Ji高PWM整流器的鲁棒性和动态性能，基于同步旋q转坐标系设计了PWM整流器的电压、电流双闭环～SdC控制系统，电压外环采用PI控制，获得恒定的电压式中：S，S为d，q坐标系中的开关函数；e，e为电网电压的输出，而在内环电流控制中，考虑到系统存在不确d，q轴分量；i，i为电网电流的d，q轴分最。定扰动．根据输入输出线性化．给出了电流控制器在两相同步d，q旋转坐标系中，定义d轴与电设计方法．从而实现

7、了有功电流和无功电流的无差网电压矢量同轴，则d轴为有功分量参考轴，q轴为调节，最后构建实验系统进行了验证。无功分量参考轴，则分别控制i⋯i即可独立控制三2PWM整流器数学模型相PWM整流器网侧有功、无功分量。为获得单位功三相PWM整流器的等效电路如图1所示率因数，电流矢量只有d轴分量且由电压外环给定．而q轴分量为零。基于上述思想，把系统设计成一个双闭环系统．如图2所示系统由电压外环和电流内环构成．电压图1三相PWM整流器等效电路外环采用PI控制，控制直流侧电压稳定输出。同时定稿日期：2009—08—26输出电流内环d轴分量，而电流内环按照电压外环作者简介：黄勇(

8、1983一)，男，湖南沅