三相电压型PWM整流器的滑模控制_

摘要:通过采用状态反馈精确线性化方法，将三相电压型整流器非线性化模型转化为完全可控的线性系统布鲁洛夫斯基标准型。利用滑模变结构

控制策略，把系统性能指标作为滑模函数，通过合理选择系数来重新配置系统极点，能使系统快速、平稳且无抖动地进入滑动模态面，从而确

保网侧电流波形正弦化和功率因数为1，使无功输出为零；确保输出直流电压偏差为零，使得直流电压恒定。实验结果验证了所提出理论的正确

性。
关键词:滑模控制；整流器；脉宽调制/非线性
在国民经济各领域中广泛应用的大部分变流装置都需要整流环节，以获得直流电压，但常规的整流电路大多采用二极管不控整流或晶闸管相控

整流电路，因而对电网注入了大量的谐波和无功，造成了严重的电网污染。治理这种电网污染最根本的措施是使变流装置网侧电流正弦化和功

率因数为1。为此，对作为电网污染源的整流器的控制研究受到学术界极大关注，并先后研究出各种控制方案，主要包括固定开关频率且采用电

网电动势前馈的正弦脉宽调制（SPWM），以快速电流跟踪为特征的滞环电流控制等，以达到提高电压利用率，降低损耗的目的。
本文采用状态反馈精确线性化方法，将三相电压型整流器（VSR）非线性化模型转化为完全可控的布鲁洛夫斯基标准型线性系统，利用滑模变结

构控制策略，使控制系统在滑模面上稳定运行，把系统性能指标作为滑模函数，求出跟踪电压指令和电流指令，从而达到控制电流、电压的目

的。
三相VSR的控制目标有两个[4]：①实现整流器网侧高功率因数正弦波电流控制；②实现对整流器直流侧输出电压的控制。对于输入功率因数的

控制可以转换成对输入无功功率的控制，即当输入无功功率为零时，整流器功率因数可达到1。因此，选择含有无功功率和直流侧电压偏差变量

函数作为滑模函数S，为使系统具有较好的动态性能，把直流侧输出电压一阶导数也作为S中变量。
为了实现电压和电流的无差调节，引入了PI调节，利用电流滞环控制产生PWM波形。滞环宽度过窄，将致使开关频率过高，在实际电路中将会有

比较大的开关损耗；而滞环宽度过宽又会影响控制精度。实验装置的主要技术参数为：额定三相交流输入电压380V；输入电压频率50Hz；整流

器输出容量2kVA；交流侧电感Ls=10mH；直流侧电容C=2200!F。IGBT的额定电压为1kV，额定电流为25A。
具有较好的正弦度，且功率因数接近1。如前所述，采用状态反馈精确线性化方法，将三相电压型整流器非线性化模型转化为完全可控的线性系

统——布鲁洛夫斯基标准型，运用变结构控制策略，把系统性能指标作为滑模函数，通过合理选择系数k1，k2和c1来重新配置系统极点。控制

系统具有较好的静态性能和较强的鲁棒性。由于将强耦合、非线性系统转化为完全可控的线性系统，再运用变结构控制策略进行极点配置，因

此该方法具有一定的通用性，为了简化控制律，可将该方法与智能控制相结合[6]，以提高系统实时性，使其更具工程实用价值。

文章来自：滑模机械网

文章作者：信息一部

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