- 頭條福州大學科研人員提出三電平PWM整流器的級聯式無差拍控制新方法2022-07-18 作者：余晨輝、汪鳳翔、林貴應 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語福州大學電氣工程與自動化學院、中國科學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，在2022年第4期《電工技術學報》上撰文，以三電平脈寬調制（PWM）整流器為研究對象，提出一種基于在線擾動補償的級聯式無差拍控制（CDBC）策略。研究結果表明，相比于傳統的無差拍功率控制（DBPC），所提控制策略可以實現更加準確的單位功率因數和更強的抗負載擾動能力。
目前，PWM整流器被廣泛運用于風力發電、有源電力濾波器、虛擬同步機以及列車牽引等領域。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、模型預測控制等。電壓定向控制通過PI控制器對電壓、電流進行雙閉環控制，可以實現電壓、電流的無靜差調節，但其動態性能受到積分器的限制。直接功率控制和有限集模型預測功率控制具有動態響應快、系統結構簡單的優點，但這兩種控制方法的穩態紋波大，且開關頻率不固定。
模型中因近似處理產生的誤差以及參數變化引起的擾動會使得受控子系統之間存在交叉耦合，這將導致被控量無法準確跟蹤參考值，并且在動態過程中各個子系統之間的相互干擾會延遲系統的響應時間。
為了進一步改善系統的動態性能，福州大學電氣工程與自動化學院等單位的科研人員對整流器的內、外環同時進行優化，提出了一種基于在線擾動補償的級聯式無差拍控制策略（Cascaded Deadbeat Control, CDBC）。
該策略內外環均采用了無差拍控制方式，并建立龍伯格觀測器分別對功率模型擾動和負載擾動進行估計和補償，實現有功功率和無功功率的解耦控制以及系統快速響應。在參數設計方面，采用極點配置方法整定觀測器增益，并引入期望周期數對電壓環系數進行調節，從而實現內外環較高匹配性。在穩態和動態條件下，對所提控制策略進行了仿真和實驗。
圖 三電平PWM整流器實驗平臺
研究結果表明，該策略通過擾動補償的方式實現了有功功率和無功功率的解耦控制，穩態時功率無靜差。同時，克服了傳統方法外環采用PI控制器時積分飽和導致的超調問題，在突加負載時具有更小的電壓降落和更快的調節時間，改善了傳統方法的抗負載擾動能力。
本文編自2022年第4期《電工技術學報》，論文標題為“基于在線擾動補償的三電平PWM整流器級聯式無差拍控制策略”，作者為余晨輝、汪鳳翔 等。
