安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 吳 波

PWM整流器模糊控制策略

安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 吳 波

提高PWM整流器抗負(fù)載擾動(dòng)能力、減少直流母線電容量是PWM整流器研究的重要內(nèi)容。針對(duì)常規(guī)PWM雙閉環(huán)PI整流器容易受到負(fù)載波動(dòng)影響的特點(diǎn)，本文提出了通過模糊控制的方式來改善抗負(fù)載擾動(dòng)的性能；通過該整流器的物理電路建立了該整流器的模糊PI控制的數(shù)學(xué)模型。Matlab/Simulink仿真表明該模糊控制方法可以提高整流器的抗負(fù)載擾動(dòng)能力。

整流器；模糊控制；直流穩(wěn)定

0 引言

三相PWM整流器與傳統(tǒng)的二極管不控整流和晶閘管相控整流相比可以實(shí)現(xiàn)輸入電流正弦化和可控的功率因數(shù)，同時(shí)可以降低輸入電流諧波，實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)。在PWM整流器的應(yīng)用中，直流電壓的穩(wěn)定至關(guān)重要，所以當(dāng)負(fù)載急劇變化時(shí)，提高直流電壓的靜態(tài)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)速度對(duì)PWM整流器的性能至關(guān)重要，所以提高PWM整流器的穩(wěn)態(tài)性能的研究成為PWM整流器的重要內(nèi)容。

整流器的控制通常采用PI的直接電流控制，但是由于PWM整流器存在非線性的耦合，而且整流器在在工作過程中易受到外界的負(fù)載擾動(dòng)，使得傳統(tǒng)PI控制不能很好的適用于整流器的實(shí)際應(yīng)用,所以本文提出了將傳統(tǒng)控制方法和模糊控制相結(jié)合的方法.既能實(shí)現(xiàn)線性控制,又能提高抗干擾性，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中得到了很好的應(yīng)用。

1 三相電壓型PWM整流器電流環(huán)和電壓環(huán)的設(shè)計(jì)

三相VSR的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 三相PWM整流電路拓?fù)錁?gòu)

對(duì)圖1所示電路結(jié)構(gòu)，建立起有開關(guān)函數(shù)描述的數(shù)學(xué)模型如式（1）所示。由于交流側(cè)為交流時(shí)變量，采用PACk變換到（d,q）坐標(biāo)系中，這樣可以對(duì)直流變量進(jìn)行控制。

上式中；Sj（j=a,b,c）為橋臂的二值邏輯開關(guān)函數(shù)，Sj（j=a,b,c）的值等于1則表示橋臂j（j=a,b,c）上橋臂導(dǎo)通，Sj（j=a,b,c）的值等于0則表示橋臂j（j=a,b,c）下橋臂導(dǎo)通。電網(wǎng)交流電動(dòng)勢矢量Idq的d、q分量；p為微分算子。本文采用模糊控制的方法來提高控制系統(tǒng)的抗干擾性，控制策略如圖2所示。

圖2 控制策略圖

2 PWM整流器的模糊控制策略

模糊控制策略的核心是模糊控制器，模糊控制器的設(shè)計(jì)如圖3所示，它主要包括輸入量的模糊化、模糊推理和逆模糊化三部分。

圖3

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

采用模糊控制策略得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

從圖4中可以看出在模糊控制的策略下實(shí)現(xiàn)了整流器直流端的直流電壓的穩(wěn)定的控制，驗(yàn)證了控制策略的正確性。

4 結(jié)論

論文首先介紹了三相VSR的數(shù)學(xué)模型，提出了模糊控制的控制方式，Matllab/Simulik進(jìn)行了仿真并驗(yàn)證，證明了該算法的正確性。

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吳波（1990—），男，安徽宿州人，碩士研究生，研究方向：電力電子與電力傳動(dòng)。