四象限交流傳動(dòng)系統(tǒng)的能量成形與非線性控制.pdf

1、四象限交流傳動(dòng)系統(tǒng)以背靠背(Back-to-Back)電壓型PWM變流器為主電路，具備能量雙向流動(dòng)、網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)可調(diào)、輸出諧波含量小等諸多長處，在電能和電力變換系統(tǒng)、電機(jī)控制等領(lǐng)域受到了普遍關(guān)注。背靠背(Back-to-Back)電壓型PWM變流器和鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)(IM)組成了參數(shù)時(shí)變、強(qiáng)耦合、多變量、非線性的高階系統(tǒng)。在交流傳動(dòng)系統(tǒng)變頻調(diào)速領(lǐng)域，傳統(tǒng)控制策略控制性能差，尤其是參數(shù)時(shí)變、網(wǎng)側(cè)和機(jī)側(cè)獨(dú)立控制、負(fù)載不確定性等增加了控制難度

2、，交流傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)性能急需提高。
　　針對(duì)四象限交流傳動(dòng)系統(tǒng)控制策略的缺陷，非線性控制策略逐漸進(jìn)入人們的視野。在電機(jī)控制領(lǐng)域，基于能量成形的端口受控哈密頓控制策略逐漸受到專家和學(xué)者們的普遍關(guān)注。
　　本文利用能量成形、互聯(lián)配置和阻尼注入的方法，求取了交流傳動(dòng)系統(tǒng)的期望平衡點(diǎn)和PCH控制器，達(dá)到了基于Back-to-Back PWM變流器的交流傳動(dòng)系統(tǒng)四象限運(yùn)行的控制目標(biāo)。
　　第一，介紹了課題研究的背景及意義，分

3、析了四象限交流傳動(dòng)系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)，詳細(xì)介紹了控制系統(tǒng)主電路、控制電路和控制策略的發(fā)展趨勢。
　　第二，對(duì)四象限交流傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理和端口受控耗散哈密頓(PCHD)模型進(jìn)行研究。首先，在四象限交流傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，分析了系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)與能量流向的關(guān)系，并對(duì)電機(jī)四象限運(yùn)行的特性進(jìn)行了詳細(xì)說明。其次，對(duì)端口受控哈密頓系統(tǒng)和端口受控耗散哈密頓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。再次，分別于三相靜止坐標(biāo)系(3s)下和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(2r)下，

4、建立了四象限交流傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，包括網(wǎng)側(cè)PWM變流器VSC1的數(shù)學(xué)模型、機(jī)側(cè)PWM變流器VSC2和IM的數(shù)學(xué)模型。最后，建立了四象限交流傳動(dòng)系統(tǒng)的PCHD模型，包括網(wǎng)側(cè)PWM變流器VSC1的PCHD模型、機(jī)側(cè)PWM變流器VSC2和IM的PCHD模型。
　　第三，對(duì)四象限交流傳動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)誤差PCH控制策略進(jìn)行研究，提出并證明了基于能量成形和狀態(tài)誤差PCH控制策略的原理。以網(wǎng)側(cè)和機(jī)側(cè)的系統(tǒng)控制目標(biāo)為基礎(chǔ)，求取了控制系統(tǒng)的期望平衡