三相VSR双闭环控制系统PI参数设计与仿真

"三相电压型PWM整流器的双闭环控制系统的PI参数整定方法，以及基于Matlab/Simulink的仿真分析" 在电力电子技术领域，三相电压型脉宽调制（PWM）整流器由于其优良的性能，如可控功率因数、接近正弦的电网电流和稳定的直流侧电压，被广泛应用。然而，设计精确的三相VSR数学模型和控制器参数是具有挑战性的任务。传统的PI参数设定往往依赖于实践经验，而本文提出了一种简化设计方法，适用于工程实践。 针对三相PWM整流器，电流内环和电压外环的双闭环控制是常见的控制策略。电流内环负责快速调整电流以跟踪给定值，而电压外环则确保输出直流电压的稳定。在电流内环控制中，假设电流响应足够快，可以忽略电流误差，因此传递函数可以简化为1。电压外环控制通常比电流内环慢，它的传递函数涉及电压采样时间常数和调节器的PI参数。 文章中提到了电压外环调节器的PI传递函数和开环传递函数的表达式，通过这些公式可以计算出PI参数。对于一个二型系统，可以采用典型II型系统整定法来确定PI控制器的增益Kv和时间常数Tv。具体的计算公式给出了Kv和Tv的值，它们直接影响系统对扰动的响应速度和稳定性。 在仿真分析部分，作者使用Matlab/Simulink搭建了三相VSR的模型，并设置了不同的采样时间。仿真结果表明，当系统受到扰动时，双闭环控制系统能快速调整输出直流电压，使其恢复稳定，具有良好的抗干扰性能。图7展示了系统在扰动下的动态响应，包括直流侧电压、交流侧电压和电流、无功和有功功率的变化，以及电流跟踪给定值的情况，这些曲线证实了提出的PI参数整定方法的有效性。 这篇文章详细介绍了如何基于三相VSR的高频特性来简化数学模型，并提出了一套实用的PI参数整定方法。这种方法对于实际工程应用具有很高的指导价值，因为它提供了更便捷且准确的方式来设计双闭环控制系统的调节器参数。通过Matlab/Simulink的仿真，进一步证明了该方法在确保系统性能方面的有效性。