PWM整流器模糊控制策略

安徽理工大學電氣與信息工程學院 吳 波

PWM整流器模糊控制策略

安徽理工大學電氣與信息工程學院 吳 波

提高PWM整流器抗負載擾動能力、減少直流母線電容量是PWM整流器研究的重要內(nèi)容。針對常規(guī)PWM雙閉環(huán)PI整流器容易受到負載波動影響的特點，本文提出了通過模糊控制的方式來改善抗負載擾動的性能；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載擾動能力。

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現(xiàn)輸入電流正弦化和可控的功率因數(shù)，同時可以降低輸入電流諧波，實現(xiàn)能量的雙向流動。在PWM整流器的應用中，直流電壓的穩(wěn)定至關重要，所以當負載急劇變化時，提高直流電壓的靜態(tài)穩(wěn)定性和動態(tài)調節(jié)響應速度對PWM整流器的性能至關重要，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載擾動，使得傳統(tǒng)PI控制不能很好的適用于整流器的實際應用,所以本文提出了將傳統(tǒng)控制方法和模糊控制相結合的方法.既能實現(xiàn)線性控制,又能提高抗干擾性，在現(xiàn)實應用中得到了很好的應用。

1 三相電壓型PWM整流器電流環(huán)和電壓環(huán)的設計

三相VSR的拓撲結構如圖1所示。

圖1 三相PWM整流電路拓撲構

對圖1所示電路結構，建立起有開關函數(shù)描述的數(shù)學模型如式（1）所示。由于交流側為交流時變量，采用PACk變換到（d,q）坐標系中，這樣可以對直流變量進行控制。

上式中；Sj（j=a,b,c）為橋臂的二值邏輯開關函數(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）下橋臂導通。電網(wǎng)交流電動勢矢量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，模糊控制器的設計如圖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 實驗結果

采用模糊控制策略得到的實驗結果如圖4所示。

圖4 實驗結果圖

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

4 結論

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

[1]陳伯時．電力拖動自動控制系統(tǒng)[M]．北京:機械工業(yè)出版社,2003．

[2]李國勇．智能控制及其MATLAB實現(xiàn)[M]．北京:電子工業(yè)出版社,2007．

[3]徐金榜,趙金,羅冷．PWM整流系統(tǒng)模糊邏輯控制研究[J]．華中科技大學學報(自然科學版),2009,29(12):30-35．

[4]張興,張崇?。甈WM可逆變流器空間電壓矢量控制技術的研究[J]．中國電機工程學報,2001,21(10):102-109．

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。