基于內(nèi)模原理的恒壓恒頻電力電子變流系統(tǒng)諧波控制技術(shù)研究.pdf

1、重復(fù)控制、積分控制和諧振控制是基于內(nèi)模原理（簡稱IMP）的三種常見控制方法，適用對象分別是周期性信號、直流信號和單一頻率的正弦信號。理想的電力交流信號一般是標(biāo)準(zhǔn)的正弦基波，電力諧波主要由頻率為基波整數(shù)倍頻的正弦信號疊加而成。因此根據(jù)系統(tǒng)中對正弦基波和/或各次諧波的具體要求，利用相應(yīng)的基于IMP的控制方法，就可以獲得具有零跟蹤誤差的高質(zhì)量電能，實現(xiàn)電力電子接口的“凈化”。
　　本文以基于IMP的控制器為研究對象，系統(tǒng)分析并推導(dǎo)了基于

2、IMP各種控制器間的內(nèi)在關(guān)系，提出了基于IMP的統(tǒng)一數(shù)學(xué)表達式和選擇諧波多諧振控制器（簡稱SHMRC）。首次提出了nk±m(xù)次諧波重復(fù)控制器（簡稱nk±m(xù)RC）和多內(nèi)模并聯(lián)結(jié)構(gòu)重復(fù)控制器（簡稱PSRC），研究了它們的通用性、極點特性、穩(wěn)定判據(jù)、誤差收斂速度等問題，初步構(gòu)建了一個基于IMP的系統(tǒng)的諧波控制理論體系，為任意相的恒壓恒頻PWM變換器的優(yōu)化（動態(tài)響應(yīng)、控制精度、易于實現(xiàn)三者之間進行折衷）控制提供了較為完善的解決方案。設(shè)計并搭建了以

3、恒壓恒頻PWM變換器為控制對象的通用實驗平臺，進行了實驗分析和驗證，為所提重復(fù)控制器的進一步研究和應(yīng)用推廣奠定了基礎(chǔ)。
　　論文主要研究成果包括以下幾個方面:
　　1.推導(dǎo)了基于IMP的重復(fù)控制和積分/諧振控制的內(nèi)在關(guān)系，提出了基于IMP控制器的統(tǒng)一數(shù)學(xué)表達式，為重復(fù)控制器的設(shè)計和性能分析提供了一個極為有力的工具。提出了SHMRC，實現(xiàn)對不同諧波的“用戶定制式”跟蹤或消除，優(yōu)化了電力電子變流系統(tǒng)的控制性能，仿真結(jié)果驗證了有效

4、性和優(yōu)越性。
　　2.首次提出了一種全新的通用選擇諧波重復(fù)控制器（即nk±m(xù)RC），實現(xiàn)對任意特定nk±m(xù)次諧波的零誤差跟蹤或擾動抑制。討論了nk±m(xù)RC的通用性、極點特性、誤差收斂速度等問題，給出了數(shù)字nk±m(xù)RC系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)和誤差收斂條件并進行了嚴(yán)格證明。優(yōu)化了電力電子變流系統(tǒng)的控制性能，仿真結(jié)果驗證了有效性和優(yōu)越性。
　　3.首次提出了一種通用全諧波分類選擇重復(fù)控制器（即PSRC），包含并聯(lián)組成的一組nk+i次諧波內(nèi)

5、模（i=0，1，...n-1）來取代常規(guī)重復(fù)控制器的單一全諧波整體內(nèi)模，實現(xiàn)了對所有諧波的零誤差跟蹤或擾動抑制。討論了PSRC的通用性、極點特性、誤差收斂速度等問題，給出了數(shù)字PSRC系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)和誤差收斂條件并進行了嚴(yán)格證明。優(yōu)化了電力電子變流系統(tǒng)的控制性能，仿真結(jié)果驗證了有效性和優(yōu)越性。
　　4.系統(tǒng)分析了恒壓恒頻PWM變流系統(tǒng)的建模，為實驗驗證所提控制器的有效性和優(yōu)越性提供了理論基礎(chǔ)。
　　5.構(gòu)建了基于dSPACE