基于滑模控制的PWM整流器的研制

摘要：在建立三相PWM整流器的非线性数学模型的基础上，针对传统PI控制难以达到良好的控制效果的问题，采用电压外环为滑模变结构控制，电流内环为前馈解耦控制的方法，并且以DSP为主控芯片搭建实验样机，为降低开关损耗，采取五段式空间矢量调制，实验结果验证了控制策略的可行性和优越性。
关键词：整流器；滑模控制；前馈解耦；空间矢量调制

1 引言
三相PWM整流器具有四象限运行，功率因数高，输入电流谐波含量小等优点，符合“绿色能源”的发展方向，具有广阔的应用前景。目前多采用双环PI控制策略，但由于系统的非线性和强耦合性，很难达到良好的控制效果。滑模变结构控制具有自适应性，动态响应快，快稳定范围等优点，特别适合电力电子系统的开关控制。针对此，这里采用电压外环滑模控制策略，电流内环采用传统的前馈解耦策略，实验结果证明这种混合控制具有较好的动态和稳态性能，应用前景良好。

2 PWM整流器的数学模型
三相电压型PWM整流器的主拓扑如图1所示。ua，ub，uc为三相输入交流电，L，R为输入电感和电路等效内阻，C为输出侧直流电容，RL为负载，定义开关函数：

可得到其状态方程为：

通过坐标变换则可以得其d，q旋转坐标系数学模型为：