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.92 北京科技大学学报 第30卷 .1Bppp p 372UmU,S,=pg/、372 Um Ude:电压调节器 采用PI调节器，时间常数受负载控制 d4=-Rq-Lp-qq十gm L dt (6) 式中，pol、Pm2和qo为实现前馈功率解耦控制引入 的补偿项，取pml1=-lg,pm2=-1.5U品，gm= p,则可实现解耦 瞬时有功功率 PWM 无功功率计算 三相电压型PWM整流器前馈功率解耦控制结 构图如图3所示 1.5U1.5U 。 G(s) R+sL 图6采用功率内环和直流电压平方外环电压型PWM整流器 Fig.6 Three phase voltage type PWM rectifier with inner power loop and outer voltage square loop 3基于功率控制的电压型PWM整流器控 G,(s) R+sL 制器设计 图3前馈功率解耦控制结构图 3.1功率环设计 Fig.3 Diagram of power feedforward decoupling 由图4可知，有功功率和无功功率控制结构相 同，有G仰p(s)=Gpg(s),功率内环调节器采用PI 考虑PWM模块控制的小惯性，PWM模块控 调节器，其传递函数为： 制用小惯性环节来表示，KwM为桥路等效增益，T。 为延时.解耦后的功率控制结构如图4所示 Gp(s)=Kp (7) 功率环的开环传递函数为： (货 (8) G. 6尚 R+sL 令，=R,则有： 图4解耦后功率控制结构图 Gop(s)= KR Kp KPWM Fig.4 Control structural diagram after decoupling Rs(0.5T,s十1)s(0.5T,s+1(9) 设Gpp=p/pd,Gpg=q/qm分别为有功功 式中，Kp=R Kp KPWM 率、无功功率环的闭环传递函数.Pp由直流电压外 由式(9)可知功率环开环传递函数具有典型I 环提供，电压外环采用电压平方控制环，可增加功率 的形式，可按二阶最佳确定Kp: 控制能力，q取为0，实现单位功率因数，由图2 CR 和图3可得系统的控制结构如图5所示. Kp-2T.KRKPWM (10) 3.2电压环设计 电压调节器采用PI调节器，其传递函数为： Jnt Gope g a6k5 (11) 图5系统的控制结构 Fig.5 Control structure of a PWM rectifier system 则电压环开环传递函数为： K,RKm(工s十1) 采用功率内环和直流电压平方外环电压型 Gm=s(0.5LC+1)(s(0.5T.s十1)+Kp) PWM整流器控制系统如图6所示，图中Pra和qrg (12) 在PWM模块中首先生成Sa和Sg,Sa=Pra 令x,=0.5RLC,则有：L d p d t ＝1∙5U 2 m— Rp＋ωLq— pr d＋ pco1＋ pco2 L d q d t ＝— Rq—ωL p—qr q＋qco （6） 式中pco1、pco2和 qco为实现前馈功率解耦控制引入 的补偿项取 pco1＝—ωLqpco2＝—1∙5U 2 mqco＝ ωL p则可实现解耦． 三相电压型 PWM 整流器前馈功率解耦控制结 构图如图3所示． 图3 前馈功率解耦控制结构图 Fig．3 Diagram of power feedforward decoupling 考虑 PWM 模块控制的小惯性PWM 模块控 制用小惯性环节来表示KPWM为桥路等效增益Ts 为延时．解耦后的功率控制结构如图4所示． 图4 解耦后功率控制结构图 Fig．4 Control structural diagram after decoupling 设 Gcp p ＝ p／prefGcp q ＝ q／qref 分别为有功功 率、无功功率环的闭环传递函数．pref由直流电压外 环提供电压外环采用电压平方控制环可增加功率 控制能力．qref取为0实现单位功率因数．由图2 和图3可得系统的控制结构如图5所示． 图5 系统的控制结构 Fig．5 Control structure of a PWM rectifier system 采用功率内环和直流电压平方外环电压型 PWM 整流器控制系统如图6所示．图中 pr d和 qr q 在 PWM 模 块 中 首 先 生 成 Sd 和 SqSd ＝ pr d／ 3／2Um UdcSq ＝ pr q／ 3／2Um Udc；电压调节器 采用 PI 调节器时间常数受负载控制． 图6 采用功率内环和直流电压平方外环电压型 PWM 整流器 Fig．6 Three-phase voltage-type PWM rectifier with inner power loop and outer voltage square loop 3 基于功率控制的电压型 PWM 整流器控 制器设计 3∙1 功率环设计 由图4可知有功功率和无功功率控制结构相 同有 Gcp p（ s）＝ Gcp q（ s）．功率内环调节器采用 PI 调节器其传递函数为： Gp（ s）＝ Kp τp s＋1 τp s （7） 功率环的开环传递函数为： Gop（ s）＝ Kp KPWM KR（τp s＋1） τp s（0∙5Ts s＋1）（τR s＋1） （8） 令 τp＝τR则有： Gop（ s）＝ KR Kp KPWM τR s（0∙5Ts s＋1） ＝ Kop s（0∙5Ts s＋1） （9） 式中Kop＝ KR Kp KPWM τR ． 由式（9）可知功率环开环传递函数具有典型Ⅰ 的形式可按二阶最佳确定 Kp： Kp＝ τR 2ξ2Ts KR KPWM （10） 3∙2 电压环设计 电压调节器采用 PI 调节器其传递函数为： Gv（ s）＝ Kv τv s＋1 τv s （11） 则电压环开环传递函数为： Gov＝ Kv RL Kop（τv s＋1） τv s（0∙5RL Cs＋1）（ s（0∙5Ts s＋1）＋ Kop） （12） 令 τv＝0∙5RL C则有： ·92· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷