PWM整流器双闭环控制：PI调节器设计与仿真

"三相PWM整流器的双闭环PI调节器设计着重于电流和电压的精确控制，以优化系统性能。这种设计考虑了在d-q旋转坐标系下的数学模型，利用前馈解耦控制策略来解决变量之间的耦合问题。在电流内环，通过PI调节器确保电流响应快速且准确，采用闭环幅频特性峰值(Mr)最小化方法来设定调节器参数。电压外环则运用模最佳整定法设计PI调节器，以满足对直流电压输出的精确控制需求。仿真结果证明了所设计调节器的有效性，该技术在变频和逆变应用中具有重要意义，能实现谐波抑制、无功补偿以及高动态响应。 0引言部分提到，PWM整流技术因其出色的谐波抑制效果、可调节的功率因数和双向能量传输能力，在电力系统中广泛应用。电压型PWM整流器通过d-q坐标变换的矢量控制，实现输入电流的精确调节。设计合理的PI调节器参数对于确保系统在电源电压变化时保持良好控制性能至关重要。 在工作原理和数学模型部分，三相PWM整流器的电路结构和同步旋转坐标系下的数学模型被详细阐述。交流侧输入电感L有助于滤波，而d轴电源电压定向的PWM整流器模型揭示了d-q轴变量间的耦合关系，这给单独控制电压和设计控制器带来了挑战。 为了克服耦合问题，文章提出了前馈解耦控制，通过补偿ud和uq来独立控制电流id和iq。电流环PI调节器作为内环，负责电流指令的快速跟踪，而电压环PI调节器作为外环，确保直流电压输出的稳定。电流调节器的设计目标是提升系统跟随性能，而电压调节器的模最佳整定法则旨在优化电压控制。 2.1电流调节器部分详细介绍了电流环PI调节器的设计，它针对电压外环的电流指令进行控制，采用I型控制结构提高系统的响应速度和准确性。通过调整调节器参数以最小化闭环幅频特性峰值，可以确保电流控制的精确性和稳定性。 仿真结果验证了上述设计的正确性，证明了双闭环PI调节器在三相PWM整流器中的有效应用，从而在实际操作中能够实现对电流和电压的高效、精确控制。这种方法对于需要高性能变频和逆变的电力系统具有重要的实践价值。