基于LQ最优控制与内模控制的三相电压型PWM整流器系统研究

摘要

本文以三相电压型PWM整流器为研究对象，根据电压外环、电流内环的双闭环控制思路，在MATLAB/Simulink中搭建了基于直接电流控制策略的三相电压型PWM整流器仿真模型。
　　 针对PI调节器在参数整定上的不足，结合三相电压型PWM整流器PI调节器的特点，本文提出了基于线性二次型最优控制理论的PI调节器参数最优化整定方法。该方法是通过寻找一个最优控制律，使系统达到最优的预期目标，其特点在于其最优解的解析表达式是统一的，这样无论参数如何变化，其求解过程是规范的。本文采用离线静态优化的寻优方法，并给出了详细的计算推导过程。然后进行仿真实验研究。在仿真实验的基础上，在dSPACE实时控制系统中进行样机实验研究。
　　 另外，针对PI调节器参数有两个参数需要调节的问题，本文基于内模原理设计了电压外环内模控制器。内模控制是一种基于过程数学模型进行控制器设计的设计方法。它不但能兼顾系统的鲁棒稳定性和控制性能，且只需整定一个参数，而且内模控制器在形式上与PID控制器的形式相似，这样有利于对原有的PID反馈控制系统进行改进和硬件实现。本文在详细阐述了基于内模原理的电压环调节器的设计过程后，在MATLAB/Simulink中建立仿真模型并进行实验研究。然后与PI控制策略进行了比较。