【摘要】：石油能源緊缺和環(huán)境污染嚴重促進了電動汽車的快速發(fā)展,電動汽車可以節(jié)能減排,但電動汽車充電會給電網(wǎng)引入大量諧波,充電平臺前級AC/DC部分采用三相PWM整流器可以有效抑制諧波。傳統(tǒng)PI控制算法存在諧波含量高和動態(tài)性能差的問題,本文對三相PWM整流器預(yù)測控制策略進行了研究,該策略將占空比作為連續(xù)控制變量進行最優(yōu)化控制,控制精度高,三相輸入電流THD低,動態(tài)響應(yīng)快。本文主要內(nèi)容如下:建立三相PWM整流器在三相靜止坐標系下的解耦數(shù)學(xué)模型。設(shè)計三相PWM整流器拓撲結(jié)構(gòu),對該拓撲工作原理進行分析,在三相靜止坐標系推導(dǎo)連續(xù)時域下的整流器交流側(cè)電流微分方程和直流輸出電壓微分方程,然后根據(jù)兩個參考點N和n可以等效為等電勢點對電流微分方程解耦,得到三相PWM整流器的連續(xù)狀態(tài)空間模型,由對應(yīng)的離散狀態(tài)空間模型得到三相PWM整流器的預(yù)測模型�；诳柭鼮V波原理設(shè)計三相電流狀態(tài)觀測器。利用卡爾曼濾波狀態(tài)估計的高精度特點,根據(jù)三相PWM整流器數(shù)學(xué)模型,基于卡爾曼濾波估計步驟設(shè)計三相電流狀態(tài)觀測器,實現(xiàn)三相PWM整流器的無電流傳感器控制,并加入了自適應(yīng)過程,提高了狀態(tài)觀測器的抗擾動魯棒性。通過MATLAB仿真表明三相電流觀測器電流跟蹤特性好。提出基于無電流傳感器控制的約束預(yù)測控制策略。將三相電流跟蹤性能指標作為控制目標和占空比作為控制變量建立價值函數(shù),占空比在區(qū)間[0,1]內(nèi)任意取值。根據(jù)預(yù)測模型將整流器最優(yōu)占空比問題轉(zhuǎn)換為二次規(guī)劃問題,利用遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法進行運算求解,設(shè)計預(yù)測控制器。通過MATLAB仿真表明本文提出的預(yù)測控制策略性能優(yōu)于傳統(tǒng)PI算法。構(gòu)建三相PWM整流器實驗平臺,通過實驗對本文提出的控制策略進行了驗證。對功率電路、控制電路、采集電路和驅(qū)動電路等硬件電路進行了詳細的設(shè)計。對軟件部分進行模塊化設(shè)計,并采用Verilog HDL語言編寫程序。實驗結(jié)果表明本文針對三相PWM整流器所設(shè)計的基于無電流傳感器控制的約束預(yù)測控制器三相輸入電流THD低,動態(tài)響應(yīng)快。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM461;TP273
【圖文】：

0.25006 0.25008 0.2501 0.25012 0.25014 0.25016 0.25018time ( s)圖 2-4 整流器Nnu 電壓瞬時值-4 可知，電壓Nnu 的瞬時值并不為零，是周期性的，且它輸出電壓的一半。但是電壓Nnu 在一個開關(guān)周期內(nèi)的平均和 n 點是等電勢點。那么公式（2-1）可以變?yōu)椋篻 L R gNe = u + u + u得三相 PWM 整流器的解耦數(shù)學(xué)模型為：121212aa a a obb b b occ c c oo oa a b b c cdiL e Ri u VdtdiL e Ri u VdtdiL e Ri u VdtdV VC u i u i u idt R = = = = + +

( | ) [ ( ) ( )][ ( 1| 1) ( 1)]P k k = I K k C k GP k k G + Q k （3r ( k ) = (1 d ( k 1)) r ( k 1) + d ( k 1)( y ( k ) C ( k ) x ( k | k 1))（3 (1 d ( k 1)) R ( k 1) + d ( k 1) × ( y ( k ) C( k ) x ( k | k 1) P ( k | k 1))（3式（3-25）和式（3-26）是對噪聲{v ( k )}的均值 r ( k )和協(xié)方差矩陣 R實時修正，完成自適應(yīng)卡爾曼濾波過程，增加觀測器抗擾動魯棒性三相電流觀測器仿真分析過電流觀測器對三相輸入電流進行狀態(tài)估計，觀測電流作為預(yù)測控，實現(xiàn)整流器無電流傳感器控制。通過將三相電流觀測器加入到預(yù)測進行 MATLAB/Simulink 仿真，比較電流觀測器的 A 相觀測電流和實圖 3-2 所示，整流器工作在 10kW，穩(wěn)態(tài)三相電流幅值為 21.6A。A與實際電流很接近，在過零點附近完全貼合，只是在波峰波谷處偏差觀測電流減去實際電流得到偏差電流aΔi，偏差最大為 1A。20觀測電流實際電流aiai∧

0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2 0.21 0.22 0.23 0.24time ( s)圖 3-3 6.5kW 電流觀測器估計性能仿真波形圖 3-4 所示，整流器工作在 3.2kW，穩(wěn)態(tài)三相電流幅值為 7A，偏差峰波谷處最大為 0.4A。偏差電流aΔi會隨整流器工作功率增大而增加電流的大小會影響偏差電流aΔi的大小，但估計偏差精度不超過 6%，測器電流估計性能好。100.510-0.5觀測電流實際電流aiai∧aΔi0-10

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4 孫景森;;一類廣義時變系統(tǒng)最小階正常狀態(tài)觀測器[A];1990年控制理論及其應(yīng)用年會論文集（1）[C];1990年

5 許志才;王志q

本文編號：2777589