基于滑模变结构的双滞环SVPWM控制算法的研究
摘要:针对滑模电流控制算法的抖振问题,将滞环空间矢量(SVPWM)算法与滑模电流控制算法相结合,论证了将两种控制算法结合的可能性和必要性。提出以误差电流矢量的模为切换标准、按不同控制阶段的不同控制要求交替使用滞环SVPWM算法和滑模电流控制的双滞环SVPWM算法。新算法提高了滞环SVP-WM算法的快速性,同时避免了滑模电流控制带来的抖振问题。通过仿真证明了该算法的可行性。
1 引言
三相电压型整流器(VSR)由于具有电能双向传输、网侧功率因数可控、低谐波污染等特点,被广泛用于各种功率应用场合。随着对变流器动态性能和抗扰能力要求的不断提高,国内外学者作了大量的研究工作。不仅从VSR的拓扑结构上对其性能进行改善,而且提出许多新颖的、先进的控制方案,如滑模控制[1]、神经网络控制和鲁棒控制等,对变流器作进一步的完善。
本文通过比较和分析滞环SVPWM控制算法和滑模电流控制算法中的空间电压矢量[2]切换规律,揭示电压矢量切换规律与所达到的控制效果之间的关系,论证了两种算法间互补性的存在。并在此基础上提出以误差电流矢量的模为切换标准、按不同控制阶段的不同控制要求交替使用滞环SVPWM算法和滑模电流控制的优化的SVP-WM算法。
2 滞环SVPWM算法
就三相VSR SVPWM电流控制而言,主要分成两大类:一类是通过VSR空间电压矢量合成指令电压矢量,以达到电流控制的目的;另一类则是将滞环控制与SVPWM控制相结合,通过VSR空间电压矢量的实时切换,使电流误差被限制在一个给定滞环内,从而获得电流的高品质控制。本文讨论的SVPWM算法属于后者。
2.1 控制原理
忽略VSR交流侧电阻情况下的VSR电压矢量方程为
的PWM整流器系统进行仿真分析,整流器交流侧电流有效值55 A,交流侧电阻0.2Ω、电感2mH,直流侧电容4700μF、电阻4Ω。电流内滞环0.1A,外滞环0.5A。
6.2 仿真结果分析
仿真开始后前0.03 s,直流侧电压给定130V;在0.03s时,将直流侧电压给定增大到135V,经过短暂波动,直流侧输出稳定在135 V。仿真结果可以看出在双滞环SVPWM算法控制下,整流器交流侧电压电流同相位,电流无功分量被控制在0A,直流侧输出电压对给定的跟随性好。
7 结论
本文通过分析滞环SVPWM算法与滑模电流控制,论证了将两者结合的可能性,提出将两者结合的控制算法,并通过Matlab仿真验证了双滞环SVPWM控制算法的正确性,说明将滑模电流控制与滞环SVPWM算法结合是可行的。
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