四象限交流傳動系統(tǒng)的能量成形與非線性控制.pdf

1、四象限交流傳動系統(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、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)、電機控制等領域受到了普遍關注。背靠背(Back-to-Back)電壓型PWM變流器和鼠籠式異步電動機(IM)組成了參數(shù)時變、強耦合、多變量、非線性的高階系統(tǒng)。在交流傳動系統(tǒng)變頻調(diào)速領域，傳統(tǒng)控制策略控制性能差，尤其是參數(shù)時變、網(wǎng)側(cè)和機側(cè)獨立控制、負載不確定性等增加了控制難度

2、，交流傳動系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能急需提高。
　　針對四象限交流傳動系統(tǒng)控制策略的缺陷，非線性控制策略逐漸進入人們的視野。在電機控制領域，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者們的普遍關注。
　　本文利用能量成形、互聯(lián)配置和阻尼注入的方法，求取了交流傳動系統(tǒng)的期望平衡點和PCH控制器，達到了基于Back-to-Back PWM變流器的交流傳動系統(tǒng)四象限運行的控制目標。
　　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系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)，詳細介紹了控制系統(tǒng)主電路、控制電路和控制策略的發(fā)展趨勢。
　　第二，對四象限交流傳動系統(tǒng)的工作原理和端口受控耗散哈密頓(PCHD)模型進行研究。首先，在四象限交流傳動系統(tǒng)工作原理的基礎上，分析了系統(tǒng)運行狀態(tài)與能量流向的關系，并對電機四象限運行的特性進行了詳細說明。其次，對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)進行了分析。再次，分別于三相靜止坐標系(3s)下和兩相旋轉(zhuǎn)坐標系(2r)下，

4、建立了四象限交流傳動系統(tǒng)的數(shù)學模型，包括網(wǎng)側(cè)PWM變流器VSC1的數(shù)學模型、機側(cè)PWM變流器VSC2和IM的數(shù)學模型。最后，建立了四象限交流傳動系統(tǒng)的PCHD模型，包括網(wǎng)側(cè)PWM變流器VSC1的PCHD模型、機側(cè)PWM變流器VSC2和IM的PCHD模型。
　　第三，對四象限交流傳動系統(tǒng)的狀態(tài)誤差PCH控制策略進行研究，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)和機側(cè)的系統(tǒng)控制目標為基礎，求取了控制系統(tǒng)的期望平衡