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  • 頭條福州大學(xué)科研人員提出三電平PWM整流器的級(jí)聯(lián)式無(wú)差拍控制新方法
    2022-07-18 作者:余晨輝、汪鳳翔、林貴應(yīng)  |  來(lái)源:《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》  |  點(diǎn)擊率:
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    導(dǎo)語(yǔ)福州大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院、中國(guó)科學(xué)院海西研究院泉州裝備制造研究中心的科研人員余晨輝、汪鳳翔、林貴應(yīng),在2022年第4期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文,以三電平脈寬調(diào)制(PWM)整流器為研究對(duì)象,提出一種基于在線(xiàn)擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)募?jí)聯(lián)式無(wú)差拍控制(CDBC)策略。研究結(jié)果表明,相比于傳統(tǒng)的無(wú)差拍功率控制(DBPC),所提控制策略可以實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確的單位功率因數(shù)和更強(qiáng)的抗負(fù)載擾動(dòng)能力。

    目前,PWM整流器被廣泛運(yùn)用于風(fēng)力發(fā)電、有源電力濾波器、虛擬同步機(jī)以及列車(chē)牽引等領(lǐng)域。PWM整流器的控制方法主要包括電壓定向控制、直接功率控制、模型預(yù)測(cè)控制等。電壓定向控制通過(guò)PI控制器對(duì)電壓、電流進(jìn)行雙閉環(huán)控制,可以實(shí)現(xiàn)電壓、電流的無(wú)靜差調(diào)節(jié),但其動(dòng)態(tài)性能受到積分器的限制。直接功率控制和有限集模型預(yù)測(cè)功率控制具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),但這兩種控制方法的穩(wěn)態(tài)紋波大,且開(kāi)關(guān)頻率不固定。

    模型中因近似處理產(chǎn)生的誤差以及參數(shù)變化引起的擾動(dòng)會(huì)使得受控子系統(tǒng)之間存在交叉耦合,這將導(dǎo)致被控量無(wú)法準(zhǔn)確跟蹤參考值,并且在動(dòng)態(tài)過(guò)程中各個(gè)子系統(tǒng)之間的相互干擾會(huì)延遲系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。

    為了進(jìn)一步改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能,福州大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院等單位的科研人員對(duì)整流器的內(nèi)、外環(huán)同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化,提出了一種基于在線(xiàn)擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)募?jí)聯(lián)式無(wú)差拍控制策略(Cascaded Deadbeat Control, CDBC)。

    該策略?xún)?nèi)外環(huán)均采用了無(wú)差拍控制方式,并建立龍伯格觀測(cè)器分別對(duì)功率模型擾動(dòng)和負(fù)載擾動(dòng)進(jìn)行估計(jì)和補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)有功功率和無(wú)功功率的解耦控制以及系統(tǒng)快速響應(yīng)。在參數(shù)設(shè)計(jì)方面,采用極點(diǎn)配置方法整定觀測(cè)器增益,并引入期望周期數(shù)對(duì)電壓環(huán)系數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié),從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)外環(huán)較高匹配性。在穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)條件下,對(duì)所提控制策略進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)。

    福州大學(xué)科研人員提出三電平PWM整流器的級(jí)聯(lián)式無(wú)差拍控制新方法

    圖 三電平PWM整流器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

    研究結(jié)果表明,該策略通過(guò)擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)了有功功率和無(wú)功功率的解耦控制,穩(wěn)態(tài)時(shí)功率無(wú)靜差。同時(shí),克服了傳統(tǒng)方法外環(huán)采用PI控制器時(shí)積分飽和導(dǎo)致的超調(diào)問(wèn)題,在突加負(fù)載時(shí)具有更小的電壓降落和更快的調(diào)節(jié)時(shí)間,改善了傳統(tǒng)方法的抗負(fù)載擾動(dòng)能力。

    本文編自2022年第4期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》,論文標(biāo)題為“基于在線(xiàn)擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)娜娖絇WM整流器級(jí)聯(lián)式無(wú)差拍控制策略”,作者為余晨輝、汪鳳翔 等。

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