基于Back-to-Back變流器的交流電機(jī)PCH控制研究.pdf

1、基于背靠背(Back-to-Back,B2B)變流器的交流調(diào)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(dòng)等諸多優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于電機(jī)變頻調(diào)速、電能變換和電力系統(tǒng)等領(lǐng)域。然而,由背靠背四象限變流器與永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)組成的交流傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)高階、多變量、強(qiáng)耦合、參數(shù)時(shí)變的復(fù)雜性控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)調(diào)速過程中,傳統(tǒng)的控制策略沒有完全解決好因?yàn)榫W(wǎng)側(cè)和機(jī)側(cè)獨(dú)立控制、系統(tǒng)參數(shù)時(shí)變和負(fù)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(dòng)態(tài)和穩(wěn)定性能有待提高。
　　 針對(duì)背靠背交流調(diào)速系統(tǒng)控制中的一些不足,交流傳動(dòng)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(jī)控制專家的廣泛關(guān)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(shè)計(jì)出相應(yīng)的系統(tǒng)運(yùn)行控制器,從而來實(shí)現(xiàn)基于背靠背變流器的四象限PMSM交流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制目標(biāo)。
　　 第一,

3、介紹了基于背靠背變流器的四象限PMSM交流傳動(dòng)系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r,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(chǔ)(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(diǎn)。
　　 第三,給出了基于背靠背變流器的四象限PMSM交流傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,其中,分別介紹了三相靜止

4、和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的機(jī)側(cè)與網(wǎng)側(cè)變流器的數(shù)學(xué)模型;在dq坐標(biāo)系下,建立了背靠背交流傳動(dòng)流系統(tǒng)的速度控制PCH模型。并研究了背靠背交流傳動(dòng)流系統(tǒng)的幾種控制策略,包括兩側(cè)矢量控制策略、矢量控制與PCH控制獨(dú)立控制、兩側(cè)狀態(tài)PCH控制、兩側(cè)狀態(tài)誤差PCH控制策略。在系統(tǒng)不存在擾動(dòng)時(shí),利用上述控制方法求取的控制器;電動(dòng)機(jī)存負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)時(shí),設(shè)計(jì)了負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)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(diǎn)的穩(wěn)定性。