PWM整流器的无源性控制与L2扰动抑制技术

摘要

PWM(Pulse Width Modulation)整流器的广泛使用，减少了传统整流装置对电网和用电设备的危害。而通过与控制策略的结合，可以使得PWM整流器的性能更加优越，并且在更大干扰范围内保证自身的稳定性。
　　本文根据PWM整流器的自身特点，将无源性控制策略应用到PWM整流器的控制设计当中，并对负载端接反电动势的情况也进行了相应的分析和控制。另外针对PWM整流器的负载电阻扰动问题，应用L2增益扰动抑制控制技术来予以解决。本文的主要工作如下:
　　第一，在应用无源性控制策略对PWM整流器进行控制的过程中叙述了其电路拓扑结构、一般数学模型和在dq旋转坐标系下的状态平均数学模型;接着介绍了无源性控制理论，并着重阐述了状态PCH(port-controlled Hamiltonian，PCH)控制原理及控制器的求解方法;最后进行了仿真研究。
　　第二，对负载端接反电动势的PWM整流器系统进行了建模分析，并在此基础上建立其PCH模型，然后利用状态PCH原理求解出了控制器;最后对系统进行了仿真研究。
　　第三，对于有网侧电压和开关函数两个控制输入的PWM整流器进行了相应的建模分析和控制器的求解;并在此基础上对PWM整流器负载电阻突变对系统引起的干扰，通过设计相应的L2增益扰动抑制控制器来进行抑制;最后进行了仿真研究。
　　第四，利用矢量控制策略对PWM整流器进行控制设计，并做了建模和仿真研究;接着将仿真结果与基于PCH控制的PWM整流器仿真结果进行对比，表明基于PCH控制的PWM整流器具有更好的动静态性能，更快的输出电压跟踪速度和更强的抗干扰能力。
　　通过仿真实验，我们可以看到基于无源性控制策略的PWM整流器不但可以很好地实现控制目标，而且具有很强稳定性和动态性能;当负载端接蓄电池负载时，可以为蓄电池进行恒压限流充电;通过引入L2增益扰动抑制控制技术，可以消除负载电阻大范围突变给PWM整流器系统带来的稳态误差。