針對傳統(tǒng)雙閉環(huán)控制器中比例積分（PI）控制器參數(shù)敏感、系統(tǒng)暫態(tài)響應(yīng)較慢、抗擾動性差、網(wǎng)側(cè)電流諧波大等問題,提出一種適用于三相脈寬調(diào)制（PWM）并網(wǎng)換流器的雙閉環(huán)滑模變結(jié)構(gòu)控制方案,有效改善直流側(cè)輸出電壓穩(wěn)定并提升網(wǎng)側(cè)電流性能,給出了理論設(shè)計方案。為驗證所提策略的有效性,基于實驗室平臺搭建了滿額功率為5.8 kW的樣機模型,測試結(jié)果表明采用所提滑模變結(jié)構(gòu)控制算法后網(wǎng)側(cè)電流質(zhì)量得到顯著改善,且在負(fù)載變化時表現(xiàn)出良好的暫態(tài)性能和魯棒性能。 

【文章來源】：電力電子技術(shù). 2020,54(08)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

圖１?ＰＷＭ整流器拓?fù)??Ｆｉｇ．?１?Ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＰＷＭ?ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ??

＋Ｓｃｉｃ－ｉｕ??采用等功率變換后，可得三相ＰＷＭ并網(wǎng)整流??器在坐標(biāo)系下回路方程為：??ＬｄｉＪｄｔ＋Ｒｉｊ－ｗＬｉ＾＋Ｓｊｕ＾Ｕ＾??■?Ｌｄｉｑ／ｄｔ＋Ｒｉ，＋ｗＬｉ，｛￥Ｓｑｕｃ＝Ｕ＾?（３）??［ｃｄｕ（／ｄｔ＝ＳｄｉＪ＋Ｓ，ｔ，－ｉｉ．??式中：為網(wǎng)側(cè)電壓在＜９坐標(biāo)系下的直流分董名??為有功、無功電流。??３雙閉環(huán)滑模變結(jié)構(gòu)控制策略??傳統(tǒng)電壓、電流雙閉環(huán)采用電壓外環(huán)Ｐ丨與電??流內(nèi)環(huán)ＰＩ相結(jié)合的控制結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)性能對于ＰＩ??控制器參數(shù)敏感、抗干擾性差。??圖２為提出的基于ＳＭＣ算法的ＰＷＭ并網(wǎng)換??流器控制原理圖。電壓外環(huán)通過實時采樣直流側(cè)??電壓實現(xiàn)直流電壓控制，將電壓外環(huán)ＳＭＣ輸出信??號作為匕給定，無功電流設(shè)置為零以實現(xiàn)單位功率??因數(shù)控制，利用ｄ，坐標(biāo)系下電流控制生成??ＳＶＰＷＭ電壓信號，從而實現(xiàn)對并網(wǎng)換流器的開關(guān)??控制，這里設(shè)計采用的ＳＭＣ雙閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)??框圖見圖２。與傳統(tǒng)雙閉環(huán)ＰＩ控制結(jié)構(gòu)相似，設(shè)??計采用的為基于滑模變結(jié)構(gòu)的雙閉環(huán)系統(tǒng)，可分??為電壓外環(huán)滑�？刂破髋c電流內(nèi)環(huán)滑�？刂破�，??其中Ｌ由電壓外環(huán)生成，因此按照串級系統(tǒng)設(shè)計??思路，分別給出電壓外環(huán)與＆設(shè)計方案，常規(guī)的滑??模變結(jié)構(gòu)設(shè)計主要分為滑模面，控制律和趨近率??的設(shè)計等。其中控制系統(tǒng)的動態(tài)性能主要取決于??趨近率，而滑�？刂坡傻闹饕饔檬瞧仁瓜到y(tǒng)狀??態(tài)軌跡為平穩(wěn)滑動面。??圖２雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)框圖??Ｆｉｇ．?２?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｏｕｂｌｅ?ｃｌｏｓｅｄ?ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??定義電壓、電流誤差函數(shù)與滑模切換函數(shù)為：??Ｓ２＝（ｕ〇０－ｕ〇）＾（

／??Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真軟件分別構(gòu)建了完整的雙閉環(huán)ＰＩ與??ＳＭＣ策略的仿真模型并進行了完整的仿真對比分??析，輸入電壓３８０?Ｖ／５０?Ｈｚ；濾波電感２?ｍＨ；濾波??電容１?０８０?ｆＪｉＦ；輸出直流電壓７００?Ｖ；開關(guān)頻率??４０?ｋＨｚ。圖３為采用傳統(tǒng)ＰＩ控制算法時，網(wǎng)側(cè)電??壓、電流輸出波形與網(wǎng)側(cè)電流傅里葉分析結(jié)果??（０．１￣０．３ｓ共１０個周波），由圖３可見，當(dāng)采用傳??統(tǒng)策略時，網(wǎng)側(cè)電流輸出存在明顯畸變，網(wǎng)側(cè)電流??總諧波畸變率（ＴＨＤ）達到４．０４％。??圖４為采用提出的ＳＭＣ策略時網(wǎng)側(cè)電壓、電??流與網(wǎng)側(cè)電流ＦＦＴ分析結(jié)果，對比圖３，４可以看??到，與傳統(tǒng)ＰＩ控制相比，采用提出的ＳＭＣ策略時??網(wǎng)側(cè)電流畸變小，并網(wǎng)電流質(zhì)量得到顯著改善，有??效說明了提出的策略的正確性。??＜??４００??＾?２００??？?〇??－－２００??－４００??２０??０??－２０??ＷＡＡＡＡＡＡＡＡ??？?ｉ??．??ＴＨＤ＝＼Ｊ６％??■?ＷＶＶＶＶ?ＶＶ?＇、丨??＾０．８??Ｓ０．６??瑤０．４??羥０．２??０??－??－??ｗｗｍ??１??ｔ?ｄ?ｌ?丄ｌ?ｉ丨?１．?Ｉｌｌｎ??０．１?０．１４?０．１８?０．２２?０．２６?０．３??ｔ／ｓ??（ａ）穩(wěn)態(tài)輸出波形??０?２?４?６?８?１０?１２?１４?１６?１８?２０??諧波次數(shù)??（ｂ）網(wǎng)側(cè)電流傅里葉分析結(jié)果??圖４?ＳＭＣ下仿真波形??Ｆｉｇ．?４?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ｗｉｔｈ?ＳＭＣ??為進一步驗證ＳＭＣ方案的可行性，圖５給出??了在０．５?ｓ時系統(tǒng)由半載切換至滿功率運行時的??

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3562237