三相四桥臂动态电压恢复器滑模变结构控制仿真研究.pdf

维普资讯 第 24卷第4期 电 力 科 学 与 工 程 V01．24．No．4 Jun一2008 5 2008年 6月 ElectrWPowerScWnceandEngineering 三相四桥臂动态电压恢复器滑模变结构控制仿真研究 李 泰，王 奔，郭春平，黄北军 (西南交通大学 电气工程学院 ，四川成都 610031) 摘要：将一种三相四桥臂逆变器的拓扑结构应用于动态电压恢复器主电路。具有直流电压利用率高、无需 大的直流电容，不需要对直流电压进行附加控制等优点。同时，采用基于abc坐标系的三相四桥臂逆变器 空间矢量调制方法，在此基础上，提出动态电压恢复器的滑模变结构控制器设计方法。消除了负载电流扰 动对系统控制性能的影响。最后在理论分析基础上，通过仿真对上述方法进行 了验证。仿真结果表明，上 述方法具有较理想的动态和静态性能。 关键词：动态电压恢复器；三相四桥臂；空间矢量调制；滑模变结构控制 中图分类号：TM464 文献标识码：A 动态响应速度快。开环控制方法动态性能较好，但 0 引 言 其稳态误差大、对负载的适应能力差、输 出电压波 形有畸变和相移 0-51。为减小稳态误差，可以采用 动态 电压恢复器 (DynamicVoltageRestorer， 闭环控制策略。现在的DVR闭环控制策略大多基 DVR)是一种解决用户 电能质量问题的装置。它 于经典控制理论，并使用 PI调节器实现。这些方 具有快速补偿系统电压跌落、突升，补偿系统谐 法有一定的局限性：对参数变化敏感，对非线性， 波、系统电压畸变与不对称等功能 n。 负载扰动的适应能力不是很强 [6-81o滑模变结构控 DVR的逆变器拓扑结构主要有：三相桥结构、 制是一种非线性控制方法。它具有响应快速、对参 三相四线结构和三单相结构。要实现基于相电压的 数变化及扰动不敏感、鲁棒性强、物理实现简单的 补偿方式只能采用后两者。采用三单相结构时，开 优点。近年来在实际工程中逐渐得到推广应用 。 关器件多，增加了系统成本。一种解决的方法是采 本文提出了一种DVR的滑模变结构控制策略，并 用三相四线结构。三相四线结构有两种：使用分裂 进行了仿真研究。仿真结果表明了该方法具有较好 电容的三桥臂结构、四桥臂结构。使用前一种结 的动态和稳态性能。 构，需要很高的直流侧电压，且直流侧电压容易出 现不平衡，需要对电容分压进行附加控制。后一种 l 基于坐标系的空间矢量调制算法 旺 结构通过增加两个功率开关管，有效地解决了上述 问题 l2。这种结构具有控制灵活、无需大的直流电 图l是三相四桥臂逆变器的主电路。定义开关 容以及直流电压利用率高，可实现对三相 电压的独 立控制的优点。本文使用后一种结构。 三相四桥臂逆变器的控制方法主要有：脉宽调 制PWM控制，滞环 电流控制，空间矢量调制等方 法。文献 [2】提出了一种基于 abc坐标系的三维 空间矢量调制算法。它无需坐标变换，计算简单。 本文使用此方法对逆变器进行控制。 DVR 系统的控制 目标有两个：稳态误差小、 图1 三相四桥臂逆变器主 电路 收稿 日期：2007-08-12、 作者简介：李泰 (1981一)，男，西南交通大学电气工程学院硕士研究生 维普资讯 6 电 力 科 学 与 工 程 2008链 函数 (f=a，b，C， 代表4个桥臂； ，刀代