【摘 要】
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PWM整流器是一个多变量、强耦合的非线性系统,在系统参数不变和负载稳定时,一般采用基于PI线性控制器的双闭环控制策略就可以实现电流解耦控制,完成整流器的控制目标。但系统实际运行时会发生负载突变、系统参数变化等不确定因素和扰动,PI线性控制已经无法使系统具有快速响应能力。为了克服这些不确定因素和扰动对系统性能的影响,必须应用非线性控制策略提高系统的性能。滑模变结构控制是一种非线性控制策略,而且对系统
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PWM整流器是一个多变量、强耦合的非线性系统,在系统参数不变和负载稳定时,一般采用基于PI线性控制器的双闭环控制策略就可以实现电流解耦控制,完成整流器的控制目标。但系统实际运行时会发生负载突变、系统参数变化等不确定因素和扰动,PI线性控制已经无法使系统具有快速响应能力。为了克服这些不确定因素和扰动对系统性能的影响,必须应用非线性控制策略提高系统的性能。滑模变结构控制是一种非线性控制策略,而且对系统数学模型精度要求不高,对系统参数变化及负载扰动具有较强的鲁棒性,可以改善PWM整流器的性能。本文首先建立三相PWM整流器dq坐标系下的数学模型,研究三相PWM整流器前馈解耦控制策略,并对前馈解耦控制策略进行仿真分析。然后根据滑模变结构控制的相关理论,分析三相PWM整流器在两输入两输出仿射非线性系统模型下实现反馈精确线性化的条件。通过反馈线性化实现三相PWM整流器电流内环解耦,在此基础上设计基于滑模变结构控制的电压电流双闭环控制方案,通过仿真实验与前馈解耦控制策略进行了对比分析,仿真结果表明滑模变结构控制策略能够提高三相PWM整流器的动态性能。最后完成滑模变结构控制的三相PWM整流器的系统设计,包括主电路和控制电路的硬件设计,基于滑模变结构控制策略的软件设计,搭建了系统实验台,分析采用滑模变结构控制策略时系统的启动速度、负载突变瞬态响应、输入电压变化时的动态响应。实验结果表明滑模变结构控制策略能够有效提高系统的动态响应能力、抗负载扰动能力,使系统在参数扰动时具有更强的鲁棒性。
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