以基于耦合電感的新型單相五電平脈沖寬度調(diào)制(PWM)整流器為研究對(duì)象,為了提升系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)、維持單位功率因數(shù)、減少網(wǎng)側(cè)電流諧波含量,提出滑模比例積分諧振(PIR)控制算法.通過(guò)對(duì)新型單相五電平PWM整流器的電路拓?fù)浜凸ぷ髟矸治?構(gòu)建整流器d-q同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)整流器電壓外環(huán)滑模和電流內(nèi)環(huán)PIR控制算法,給出具體設(shè)計(jì)過(guò)程.與d-q坐標(biāo)系傳統(tǒng)比例積分(PI)電流控制算法相比,所提滑模PIR控制算法動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度更快,網(wǎng)側(cè)電流諧波含量更低.搭建基于MATLAB/Simulink的仿真模型和基于RTlab的半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真平臺(tái),對(duì)滑模PIR控制算法與d-q坐標(biāo)系傳統(tǒng)PI電流控制算法分別進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真和半實(shí)物實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究,仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提滑模PIR控制算法的正確性和可行性.

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【部分圖文】：

圖1 新型單相五電平PWM整流器拓?fù)?br>
如圖1所示為新型單相五電平PWM主電路拓?fù)?圖中，us、is分別為網(wǎng)側(cè)電壓和網(wǎng)側(cè)電流；Ls、Rs分別為網(wǎng)側(cè)等效電感、電阻；id為耦合電感公共端輸出電流；udc、idc、Cd、RL分別為直流側(cè)母線電壓、負(fù)載電流、直流側(cè)支撐電容、等效負(fù)載；S1～S6為6個(gè)功率開(kāi)關(guān)管；Lb、Lc為2個(gè)....

圖2 諧振控制器和準(zhǔn)諧振控制器Bode圖

如圖2所示為kr=1、ω0=200π、ωc=5時(shí)諧振控制器和準(zhǔn)諧振控制器的Bode圖.圖中，ω、?、L分別為頻率、相位、幅值.可以看出，準(zhǔn)諧振控制器在諧振頻率處增益較低，帶寬較大，能夠降低系統(tǒng)敏感性，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性.使用準(zhǔn)諧振控制器構(gòu)成PIR控制器，傳遞函數(shù)為

圖3 電流內(nèi)環(huán)PIR控制示意圖

為了盡可能多的降低網(wǎng)側(cè)電流THD，在內(nèi)環(huán)控制中使用多個(gè)準(zhǔn)諧振控制器并聯(lián)，構(gòu)成多PIR控制器，其控制框圖如圖3所示.在d-q坐標(biāo)系下將PI控制變?yōu)镻IR控制，由式（21）、（26）可以得到其控制方程為

圖4 新型五電平PWM整流器的滑模PIR控制系統(tǒng)框圖

以新型單相五電平PWM整流器為研究對(duì)象，在MATLAB/Simulink環(huán)境下搭建仿真模型，對(duì)d-q坐標(biāo)系傳統(tǒng)PI電流控制和所提滑模PIR控制算法進(jìn)行仿真對(duì)比分析.其中滑模PIR控制算法中并聯(lián)諧振控制器為2個(gè)，電壓外環(huán)滑模系數(shù)β=0.0045，諧振控制器截至頻率ωc=5rad....

本文編號(hào)：4026531