0 引 言

三相 PWM 整流器與傳統(tǒng)的二極管不控整流和晶閘管相 控整流相比可以實現(xiàn)輸入電流正弦化和可控的功率因數(shù)，同時 可降低輸入電流諧波，實現(xiàn)能量的雙向流動。三相 PWM 整流 器與 PWM 逆變器組成的雙 PWM 變換器在電氣傳動和電源變 換領域得到了廣泛應用，另外在分布式能源中也獲得了廣泛應 用。在 PWM 整流器的應用中，直流電壓的穩(wěn)定至關重要，當 負載急劇變化時，提高直流電壓的靜態(tài)穩(wěn)定性和動態(tài)調節(jié)響 應速度對提高 PWM 整流器的性能至關重要，所以提高 PWM 整流器的穩(wěn)態(tài)性能成為 PWM 整流器研究的重要內容。 

整流器的控制通常采用 PI 直接電流控制，但由于 PWM 整流器存在非線性耦合，且整流器在工作過程中易受外界負載 的擾動，使得傳統(tǒng) PI 控制不能很好地適用于整流器的實際應 用。許多專家學者都試圖用先進的控制理論取代傳統(tǒng)的 PI 控 制，但難以在實際應用中實現(xiàn)。

1 三相電壓型 PWM 整流器電流環(huán)和電壓環(huán)的設計 

三相電壓型 PWM 整流器電流環(huán)和電壓環(huán)的設計如圖 1 所示。

對圖 1 所示的電路結構，建立有開關函數(shù)描述的數(shù)學模 型，如式（1）所示。由于交流側為交流時變量，采用 PARK 變換到（d，q）坐標系中，以對直流變量進行控制。

式中：Sj（j=a，b，c）為橋臂的二值邏輯開關函數(shù) ；Sj（j=a，b， c）的值為 1，表示橋臂 j（j=a，b，c）上橋臂導通，Sj（j=a，b，c） 的值為 0，表示橋臂 j（j=a，b，c）下橋臂導通。 PARK 變換后三相 VSR 在坐標系中的數(shù)學模型如下：

式中：ed、eq 為三相 VSR 電網(wǎng)交流電動勢矢量 Edq 的 d、q 分量； id、iq 為三相 VSR 電網(wǎng)交流電動勢矢量 Idq 的 d、q 分量；p 為微 分算子。

PARK 變換實現(xiàn)了對直流量的直接控制，但變換后系統(tǒng) 的 d，q 軸變量存在耦合，所以必須采用解耦策略來消除變換 后對控制器的不利影響，本文采用前饋解耦方法實現(xiàn)對控制 器的解耦控制。

式中：id*、iq* 為 id、iq 的電流給定值，Vd、Vq 為交流側電壓矢量的 d、q 軸分量。

將式（4）帶入式（2）可得化簡后的基于前饋解耦的整流 數(shù)學模型如下：

電流內環(huán)是功率因數(shù)調節(jié)環(huán)，在雙閉環(huán)控制系統(tǒng)中，電 壓外環(huán)設計是穩(wěn)定直流電壓的關鍵，電流內環(huán)根據(jù)電壓外環(huán) 的輸出值和給定值的差值進行調節(jié)，三電平整流器的前饋控制 解耦圖如圖 2 所示。

2 實驗結果 

采用前饋解耦方法得到的實驗結果圖 3 所示。 

從圖 3 中可以看出，在前饋解耦的策略下實現(xiàn)了整流器 直流端直流電壓的穩(wěn)定控制，驗證了控制策略的正確性。 

3 結 語

本文介紹了三相 VSR 的數(shù)學模型，提出了前饋解耦控制 方式，并通過 Matlab/SimuLink 進行了仿真，證明了該算法的 正確性。