1、科技信息博士專家論壇三相電壓型整流器雙閉環系統設計與仿真河北省保定熱電廠支寶威華北電力大學控制科學與工程學院張曉東文中分析了三相電壓型整流器在旋轉坐標系中的簡化數學模型，運用前饋解耦控制策略得到三摘要相電壓型整流器的電流解耦模型，根據該模型，提出了三相整流系統雙閉環系統調節器的整定方法，并通過仿真驗證了該整定法的可行性。關鍵詞整流器調節器解耦閉環控制從三相模型方程式（）可看出，由于、軸變量相互耦合，因而設計造成一定困難。為此，可采用前饋解耦控制策略，當電流調節器采用調節器時，則、的控制方程式如下：（）（）（）（）（）式中，、電流內環比例調節增益和積分調節增益引言由于全控器件的不連續性以及系統模

2、型的電流耦合性，給系統設計帶來了困難。因此，本文根據文獻中所提到的前饋解耦控制策略，首先對三相電壓型整流器（）進行解耦，得到旋轉坐標系中的電流解耦模型。其次，三相系統的控制有多種方式，其中雙閉環控制系統由于控制結構簡單、控制性能優良等優點被廣泛采用。因此，本文根據三相系統設計要求，提出了較為可行的雙閉環系統設計方案并進行仿真驗證。（三相整流器數學模型三相電壓型整流器電路拓撲結構如圖所示。、電流指令值。將式（）、式（）帶入式（），并化簡得%&%&%&（）式中，(（）（）*+,（）式（）表明：基于前饋的控制算法式（）、式（）使三相（，）實現了解耦控制，如圖所示。電流內環圖三

3、相電壓型整流器主電路拓撲結構三相拓撲結構主要包括交流側電壓源、交流側的電感、電阻、直流電容以及由全控開關器件和續流二極管組成的三相全橋電路。假設電網電壓三相對稱穩定，根據基爾霍夫定定律，由圖可列出系統微分方程如下：! #" #$（）圖三相電流內環解耦控制結構式中，、交流側電壓源；、交流側等效電阻、等效電感；、整流器輸出電壓；、橋路開關函數。、通過坐標變換，三相電壓型整流器在旋轉坐標系中的模型可描述為：! #" #$雙閉環控制系統調節器的設計電流調節器設計由于兩電流內環的對稱性，因而以電流控制為例討論電流調節器的設計?？紤]電流內環信號采樣的延遲和控制器的小慣性特性，已解耦的電

4、流內環結構如圖所示。%&%&%&%&（）式中，三相電網電動勢矢量的、分量；三相交流側電壓矢量的、，分量；三相交流側電流的、，分量；微分算子。（）（）圖電流環結構支寶威（），男，電氣工程師。張曉東（），男，博士研究生，研究方向：電力拖動及自動化。作者簡介：科技信息博士專家論壇電壓典型型鑒定曲線圖中，為電流內環電流采樣周期（亦即為開關周期），為橋路等效增益。為了使電流內環具有較好的電流跟隨性能，根據文獻可按照典型一階環節進行整定，經整定后的參數為：! #" #$（）“模最佳”鑒定曲線電壓外環調節參數設計三相直流側電流可由開關函數描述為：（）根據文獻，三相直

5、流側電流可簡化為：（）式中：開關函數基波初始相位角；調制比（）綜合分析可得三相電壓外環控制結構，如圖所示。圖兩種電壓調節器設計方案階躍響應曲線由于“模最佳”法整定后的系統閉環傳遞函數分子中有一比例微分項，它使相角裕量減小，增大了超調量。因此可以在系統的前面加一給定濾波器，以抵消閉環傳遞函數分子中的微分項，減小超調量。加入給定濾波器前后系統的響應曲線如圖所示。電壓（）沒有給定慮波器（）（）有給定慮波器圖三相電壓外環控制結構圖在圖中，可進行近似處理為一比例增益。將電壓采樣小慣性時間常數與電流內環等效小時間常數合并，即，且不考慮負載電流擾動，經簡化的電壓外環控制結構如圖所示。（）圖加入給定濾波器前后

6、的系統響應曲線結論圖三相電壓外環控制結構圖由于電壓外環的主要控制作用是穩定三相直流電壓，故其控制系統整定時，應著重考慮電壓外環的抗擾動性能。為使電壓外環具有較好的抗擾動性能，可采用“模最佳”原則確定系統電壓調節器參數，經整定后的參數為：通過仿真試驗可看出，三相電壓型整流器電壓內環采用典型型系統調節方式進行的調節器參數整定對系統電“模最佳”整定法得流具有較快的跟蹤能力，而電壓外環通過到的系統響應不僅能夠滿足系統設計要求，而且相比采用典型階系統整定法得到的調節系統具有更良好的抗擾動性能，動態響應速度也得到了明顯的改善。（）三相控制系統分析與仿真運用仿真軟件對系統進行仿真分析，并且驗證上述雙閉環系統

7、調節器整定方法的可行性。根據上述雙閉環系統調節器的整定方法可分別算出電流內環以及電壓外環調節器參數，并由此可對系統進行仿真分析。圖中的響應曲線為“模最佳”電壓外環整定曲線與典型系統整定曲線的對比。由圖中可看出，由“模最佳”整定法設計調節系統不僅具有良好的抗擾動性能，而且較快的動態響應速度。%參考文獻，：李友善主編，自動控制原理北京：國防工業出版社，張崇巍，張興整流器及其控制北京：機械工業出版社，：魏澤國可控硅串級調速的原理及應用北京：冶金工業出版社，：，：，！，：，：（上接第頁）象的技術的出現。上文闡述了基于內核對象的隱藏技術原理，研究了和這兩種基于內核對象的隱藏技術，分析了基于內核對象的的本質。網絡攻防技術日