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三相电压型PWM整流器非线性控制的研究

成静红  
【摘要】:电压型PWM整流器能够真正实现“绿色电能变换”,随着PWM整流器的应用日益广泛,相关学者相继提出了多种控制效果优良的非线性控制策略,而大多数的非线性控制方法都有各自的优缺点。本文以三相电压型PWM整流器为研究对象,选择两种非线性控制策略分别进行研究分析。 无源控制算法简单,易于实现,具有一定的鲁棒性,在机器人的控制方面应用广泛。本文根据三相电压型PWM整流器在dq坐标系下的EL数学模型,由系统的期望平衡点出发设计出系统的误差能量函数,采用阻尼注入的方法设计系统的无源控制器,使得系统在期望点能够稳定,同时还解决了系统的耦合问题,可以实现了电源的“绿色变换”,并且可以通过对注入阻尼的调节来改善系统的性能。 反推控制是用一种递归的方式从控制结果出发反向得出系统的控制律,能够达到系统的全局稳定,控制性能比较优异,特别是在机器人以及飞行器的控制方面具有显著的控制优点。本文根据三相电压型PWM整流器的数学模型,将整个系统看成多个子系统,从直流侧输出电压的期望值出发,构造系统的第一个子系统和Lyapunov函数,为使子系统达到稳定,设计出虚拟控制函数,如此类推,对每一个子系统加以设计,直到得出系统的实际控制。 最后通过Matlab的仿真结果对三相电压型PWM整流器的无源控制算法和反推控制算法分别进行了静动态性能的分析,并且通过仿真波形分析了两种控制策略中控制参数对系统性能的影响,设计出更好的参数组合,使系统的各项指标达到最佳,最后分别从控制器的设计过程、控制参数以及系统参数扰动对性能的影响三个方面对两种控制进行了对比分析。


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