三相电压型PWM整流器双闭环系统设计与仿真精Word下载.docx
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因此,本文根据文献[1]中所提到的前馈解耦控制策略,首先对三相电压型PWM整流器(VSR)进行解耦,得到dq旋转坐标系中的电流解耦模型。
其次,三相VSR系统的控制有多种方式,其中双闭环控制系统由于控制结构简单、控制性能优良等优点被广泛采用。
因此,本文根据三相VSR系统设计要求,提出了较为可行的双闭环系统设计方案并进行仿真验证。
vd=-(Kip+
2三相PWM整流器数学模型
三相电压型PWM整流器电路拓扑结构如图1所示。
idc
-O
--
+++
RRR
LLL
ia
ib
ic
udc
+-
CiL
——iq、iq、id—id电流指令值。
将式(3)、式(4)带入式(2),并化简得
**
p
=A%&
-B%&
%&
iiiid
q
id
*q
*
(5)
usausbusc
式中,
A=
’(((((((
-[R-(KiP+KiI)]/L
0
*+++++++,
B=-1(KiP+KiI)
式(5)表明:
基于前馈的控制算法式(3)、式(4)使三相
(id,iq)实现了解耦控制,如图2所示。
VSR电流内环
eq
iq
图1三相电压型PWM整流器主电路拓扑结构
三相VSR拓扑结构主要包括交流侧电压源、交流侧的电感、电阻、直流电容以及由全控开关器件和续流二极管组成的三相全桥电路。
假设电网电压三相对称稳定,根据基尔霍夫定定律,由图1可列出系统微分方程如下:
!
########"
########$dc
PI
vq
di
La+Ria=ea-va0
Lb+Rib=eb-vb0
Lc+Ric=ec-vc0
i=saia+sbib+scic
ωL
iqid
PWM
(1)
vd
ed
图2三相VSR电流内环解耦控制结构
式中,ea、——交流侧电压源;
eb、ec———交流侧等效电阻、等效电感;
R、L—
——整流器输出电压;
va0、vb0、vc0———桥路开关函数。
sa、sb、sc—
通过坐标变换,三相电压型PWM整流器在dq旋转坐标
系中的模型可描述为:
####"
###$
P1
iq*
3双闭环控制系统调节器的设计3.1电流调节器设计
由于两电流内环的对称性,因而以电流iq控制为例讨论电流调节器的设计。
考虑电流内环信号采样的延迟和PWM控制器的小惯性特性,已解耦的iq电流内环结构如图3所示。
%
=Lp+ReqωL
-ωL
Lp+R
&
vid
+diqvq
3(vi+vi)=vidcdc
ddqq式中,ed,eq———三相电网电动势矢量的d、q分量;
——三相VSR交流侧电压矢量的d、vd,vq—q分量;
——三相VSR交流侧电流的d、id,iq—q分量;
——微分算子。
p—
(2)
1
Tss+1
KiP+Kv
s
KPWM0.5Tss+1
1/R(L/R)s+1
图3iq电流环结构
支宝威(1979-),男,电气工程师。
张晓东(1979-),男,博士研究生,研究方向:
电力拖动及自动化。
作者简介:
—13—
600电压
/V500400300
典型Ⅱ型鉴定曲线
图3中,Ts为电流内环电流采样周期(亦即为PWM开关周期),KPWM为桥路PWM等效增益。
为了使电流内环具有较好的电流跟随性能,根据文献[2]可按照典型一阶环节进行整定,经整定后的PI参数为:
##iP##"
###iI#$
K=K=
LsPWM
KiPL=sPWMi
(6)
2001000-100
0.2
0.4
0.6
0.8
“模最佳”
鉴定曲线
3.2电压外环调节参数设计
三相VSR直流侧电流idc可由开关函数描述为:
(7)idc=saia+sbib+scic
根据文献[3],三相VSR直流侧电流idc可简化为:
(8)idc≈0.75mImcosθ
式中:
θ———开关函数基波初始相位角;
——PWM调制比(m≤1)m—
综合分析可得三相VSR电压外环控制结构,如图4所示。
vdc
t/s
1.2
1.4
1.6
1.8
2
图6两种电压调节器设计方案阶跃响应曲线由于“模最佳”法整定后的系统闭环传递函数分子中有一比例微分项,它使相角裕量减小,增大了超调量。
因此可以在系统的前面加一给定滤波器,以抵消闭环传递函数分子中的微分项,减小超调量。
加入给定滤波器前后系统的响应曲线如图7所示。
1.61.41.21
电压(pu)/v
没有给定虑波器
11+τts
Ks(1+Tss)
Tss
Wel(s)
Im
0.75mcosθ
iL
1Cs
有给定虑波器
图4三相VSR电压外环控制结构图
在图4中,0.75mcosθ可进行近似处理为一比例增益0.75[3]。
将电压采样小惯性时间常数τv与电流内环等效小时间常数3Ts合并,即Tev=τv+3Ts,且不考虑负载电流iL扰动,经简化的电压外环控制结构如图5所示。
0.80.60.40.20-0.2
0.01
0.02
0.030.04
0.050.06
0.070.080.09
0.1
Ks(1+Tss)Tss
0.75Ters+1
1sC
图7加入给定滤波器前后的系统响应曲线
5结论
图5三相VSR电压外环控制结构图
由于电压外环的主要控制作用是稳定三相VSR直流电压,故其控制系统整定时,应着重考虑电压外环的抗扰动性能。
为使电压外环具有较好的抗扰动性能,可采用“模最佳”原则确定系统电压调节器参数,经整定后的PI参数为:
通过仿真试验可看出,三相电压型PWM整流器电压内环采用典型Ⅰ型系统调节方式进行的调节器参数整定对系统电
“模最佳”整定法得流具有较快的跟踪能力,而电压外环通过
到的系统响应不仅能够满足系统设计要求,而且相比采用典型Ⅱ阶系统整定法得到的调节系统具有更良好的抗扰动性能,动态响应速度也得到了明显的改善。
Kv=2C
ev(9)Tv=4Tev
4三相VSR控制系统分析与仿真
运用MATLAB/SIMULINK仿真软件对系统进行仿真分析,
并且验证上述双闭环系统调节器整定方法的可行性。
根据上述双闭环系统调节器的整定方法可分别算出电流内环以及电压外环调节器参数,并由此可对系统进行仿真分析。
图6中的响应曲线为“模最佳”电压外环整定曲线与典型Ⅱ系统整定曲线的对比。
由图中可看出,由“模最佳”整定法设计调节系统不仅具有良好的抗扰动性能,而且较快的动态响应速度。
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机械工业出版社,2003.10:
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TheImplicationforIntrusionDetection[C]/ProceedingsoftheIeeeWorkshoponinformationAssurance.UnitedStatesMilitaryAcademywestpoint,N.Y,2003:
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(上接第12页)象的RootKit技术的出现。
上文阐述了基于内核对象的隐藏技术原理,研究了DKOM和KOIH这两种基于内核对象的WindowsRootKit隐藏技术,分析了基于内核对象的Rootkit的本质。
网络攻防技术日新月异,隐藏技术也在攻防交替中不断发展、演变。
特洛伊木马不断提高隐藏性的最终目地在于提高可生存性。
今后病毒的多态性技术、抗分析性技术以及自动生产技术等将会有机的融入到特洛伊木马隐藏性中,RootKit的隐藏性也将会有新的发展。
[1]NSA.NSAglossaryoftermsusedinsecurityandintrusion—
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