基于Back-to-Back變流器的交流電機PCH控制研究.pdf

1、基于背靠背(Back-to-Back,B2B)變流器的交流調速系統(tǒng)由于具有功率控制靈活、輸出諧波含量小、能量雙向流動等諸多優(yōu)點,被廣泛用于電機變頻調速、電能變換和電力系統(tǒng)等領域。然而,由背靠背四象限變流器與永磁同步電動機(PMSM)組成的交流傳動系統(tǒng)是一個高階、多變量、強耦合、參數(shù)時變的復雜性控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)調速過程中,傳統(tǒng)的控制策略沒有完全解決好因為網(wǎng)側和機側獨立控制、系統(tǒng)參數(shù)時變和負載不確定等因素而影響系統(tǒng)綜合控制性能問題,使得系統(tǒng)

2、的動態(tài)和穩(wěn)定性能有待提高。
　　 針對背靠背交流調速系統(tǒng)控制中的一些不足,交流傳動系統(tǒng)的非線性控制方法的研究日趨深入。近年來,基于能量成形和端口受控哈密頓(port-controlledhamiltonian,PCH)方法引起電機控制專家的廣泛關注,并取得了一系列研究成果。本文主要采用互聯(lián)和阻尼配置無源性控制方法,設計出相應的系統(tǒng)運行控制器,從而來實現(xiàn)基于背靠背變流器的四象限PMSM交流傳動系統(tǒng)的控制目標。
　　 第一,

3、介紹了基于背靠背變流器的四象限PMSM交流傳動系統(tǒng)的國內外發(fā)展狀況,以及系統(tǒng)的主電路,控制電路,控制策略等。
　　 第二,闡述了PCH控制的理論基礎(無源性、耗散性等),給出了端口受控耗散哈密頓系統(tǒng)(PCH)的能量成形控制方法,包括基于狀態(tài)PCH模型控制方法與基于狀態(tài)誤差PCH模型控制方法等,并分析了各種控制方法的優(yōu)缺點。
　　 第三,給出了基于背靠背變流器的四象限PMSM交流傳動系統(tǒng)的數(shù)學模型,其中,分別介紹了三相靜止

4、和兩相旋轉坐標系下的機側與網(wǎng)側變流器的數(shù)學模型;在dq坐標系下,建立了背靠背交流傳動流系統(tǒng)的速度控制PCH模型。并研究了背靠背交流傳動流系統(tǒng)的幾種控制策略,包括兩側矢量控制策略、矢量控制與PCH控制獨立控制、兩側狀態(tài)PCH控制、兩側狀態(tài)誤差PCH控制策略。在系統(tǒng)不存在擾動時,利用上述控制方法求取的控制器;電動機存負載轉矩擾動時,設計了負載轉矩觀測器;為了徹底消除穩(wěn)態(tài)誤差,引入了PI控制作用,并且分別分析了平衡點的穩(wěn)定性。