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目前，PWM整流器被廣泛運用于風力發(fā)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(huán)控制，可以實現(xiàn)電壓、電流的無靜差調(diào)節(jié)，但其動態(tài)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(tài)響應快、系統(tǒng)結構簡單的優(yōu)點，但這兩種控制方法的穩(wěn)態(tài)紋波大，且開關頻率不固定。

模型中因近似處理產(chǎn)生的誤差以及參數(shù)變化引起的擾動會使得受控子系統(tǒng)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(tài)過程中各個子系統(tǒng)之間的相互干擾會延遲系統(tǒng)的響應時間。

為了進一步改善系統(tǒng)的動態(tài)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(nèi)、外環(huán)同時進行優(yōu)化，提出了一種基于在線擾動補償?shù)募壜?lián)式無差拍控制策略（Cascaded Deadbeat Control, CDBC）。

該策略內(nèi)外環(huán)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(xiàn)有功功率和無功功率的解耦控制以及系統(tǒng)快速響應。在參數(shù)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(shù)對電壓環(huán)系數(shù)進行調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)內(nèi)外環(huán)較高匹配性。在穩(wěn)態(tài)和動態(tài)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?shù)姆绞綄崿F(xiàn)了有功功率和無功功率的解耦控制，穩(wěn)態(tài)時功率無靜差。同時，克服了傳統(tǒng)方法外環(huán)采用PI控制器時積分飽和導致的超調(diào)問題，在突加負載時具有更小的電壓降落和更快的調(diào)節(jié)時間，改善了傳統(tǒng)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?shù)娜娖絇WM整流器級聯(lián)式無差拍控制策略”，作者為余晨輝、汪鳳翔 等。