三相PWM整流器的能量成形控制与仿真研究.pdfVIP

第23卷 第 3期 青 岛大 学学报 (工程技术版 ) Vo1．23NO．3 2008年 9月 JOURNALOFQINGDAOUNIVERSITY (ET) Sep．2008 文章编号 ：1006—9798(2008)03—0001—06 三相 PWM整流器的能量成形控制与仿真研究 唐玉 良，于海生，王 勇 (青岛大学自动化工程学院，山东 青 岛266071) 摘要 ：基于能量成形和端 口受控哈密顿控制方法 ，研究了三相 电压型 PWM 整流器的建 模与控制问题 。首先 ，在 d—g旋转坐标系下建立了三相电压型 PWM 整流器的PCH模 型。然后 ，根据系统控制器的设计 目标 ，确定了系统期望的平衡点。利用互联和阻尼配置 方法 ，给出了三相电压型PWM整流器的PCH反馈镇定原理 。通过能量成形和参数匹配 方法设计了控制器 ，并且分析了平衡点的稳定性。仿真结果表 明，该方法能使所设计 的 PWM 整流器运行于单位功率因数 ，输 出的直流电压基本稳定在期望值且具有快速 的动 态响应 ，满足了设计要求 。 关键词 ：PWM 整流器 ；能量成形 ；哈密顿系统 ；控制 中图分类号 ：TM461 文献标识码：A 三相电压型 PWM 整流器具有交流侧输入电流正弦性好 、功率因数高、能量双 向流动 、直流 电压脉动小 等优 良特性 。近年来 ，一些先进的控制策略，如反馈线性化控制__1]、滑模变结构控制 ]、无源性控制 等方 法，被应用到这一领域并取得 了许多重要成果。随着非线性控制理论的发展 ，基于能量成形 的端口受控哈密 顿控制 受到高度重视 ，其主要特征是被控系统具有端 口受控哈密顿 (PCH，Port-ControlledHamiltonian)结 构，根据 PCH系统特有的反馈镇定方法 ，使系统的控制器设计与稳定性分析更加容易。 基于互联和阻尼配置的能量成形方法 ，我们 曾研究了Buck—Boost变换器_6]、Cuk变换器l7的控制 ，取得 了一些成果 。本文是在前期研究成果 的基础上 ，对三相 电压 型 PWM 整流器 的控制进行 了研 究 ，实现 了 PWM整流器的功率因数为 1以及输出电压的恒值控制 ，这将为功率变换器 的非线性控制提供新 的途径和 方法。 1 三相 电压型 PWM 整流器的PCH模型 1．1 骊 U 宣 坝 【r121-1J糸 统 端 口受控哈密顿 (PCH)系统 ，可用非线性系统描述为 )+g( _J() +g( ly gT() 再将能量耗散的概念引入到 PCH系统框架中，可得到耗散的PCH模型 [ )一肌 )] +g( (2) }=gT)adll 收稿 日期 ：2008—02—15 基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目 作者简介 ：唐玉 良(1983一)，男，山东烟台人，硕士研究生，研究方向为功率变换器与电机系统的非线性控制 。 Email：0532yuliang@ 163．corn 2 青 岛大学 学报 (工 程技术版 ) 第 23卷 其中，xER ，H，yER ；J()为反对称矩阵，t，()一--j ()，反映系统 内部的互联结构 ；R()为半正定对称 矩阵，R()一R ()≥0，反映端 口上 的附加阻性结构 ；g()反映了系统的端 口特性；H()为哈密顿函数 ，它 定义 了系统存储 的能量 。 1．2 三相 电压型 PWM 整流器的状态平均模型