基于滑模控制的PWM整流器的研制

摘要：在建立三相PWM整流器的非線性數學模型的基礎上，針對傳統PI控制難以達到良好的控制效果的問題，采用電壓外環為滑模變結構控制，電流內環為前饋解耦控制的方法，并且以DSP為主控芯片搭建實驗樣機，為降低開關損耗，采取五段式空間矢量調制，實驗結果驗證了控制策略的可行性和優越性。
關鍵詞：整流器；滑模控制；前饋解耦；空間矢量調制

1 引言
三相PWM整流器具有四象限運行，功率因數高，輸入電流諧波含量小等優點，符合“綠色能源”的發展方向，具有廣闊的應用前景。目前多采用雙環PI控制策略，但由于系統的非線性和強耦合性，很難達到良好的控制效果。滑模變結構控制具有自適應性，動態響應快，快穩定范圍等優點，特別適合電力電子系統的開關控制。針對此，這里采用電壓外環滑模控制策略，電流內環采用傳統的前饋解耦策略，實驗結果證明這種混合控制具有較好的動態和穩態性能，應用前景良好。

2 PWM整流器的數學模型
三相電壓型PWM整流器的主拓撲如圖1所示。ua，ub，uc為三相輸入交流電，L，R為輸入電感和電路等效內阻，C為輸出側直流電容，RL為負載，定義開關函數：

可得到其狀態方程為：

通過坐標變換則可以得其d，q旋轉坐標系數學模型為：