三相PWM整流器的VOC控制策略

由上面建立的三相PWM整流器数学模型（参见式（5-89））可见，d轴和q轴电流之间存在交叉耦合，这会给控制系统的设计带来一定的困难。为了消除d、q轴耦合作用的影响，在控制器设计中需要采用交叉耦合前馈补偿的方法以实现解耦。

为了便于说明VOC控制策略的工作原理，现将式（5-89）的前两式整理后得

当PWM整流器稳态工作时，为了便于分析做如下定义

对式（5-91）做拉普拉斯变换后可得

由于式（5-92）为一阶惯性环节，所以可通过设计PI调节器得到。因此，对u^∗_d和u^∗_q可重新定义为

式中，K_P、K_I分别为电流内环的比例增益和积分增益；i^∗_d、i^∗_q分别为电流内环的给定值。(www.xing528.com)

将式（5-93）、式（5-91）代入式（5-90）可得

根据式（5-94）可得到三相PWM整流器的电流前馈解耦补偿环节，如图5-18所示。

通过电流前馈解耦环节使d轴和q轴电流之间解耦，消除耦合影响。由于采用了电网电压前馈补偿，电网电压的扰动也得以消除。引入前馈补偿后，d轴和q轴电流环的模型基本相同，从而进一步简化了控制系统设计。

图5-18 三相PWM整流器电流前馈解耦及其数学模型图

三相PWM整流器的VOC控制框图如图5-19所示，为电压电流双闭环的控制策略。

由图5-19可见，外环是直流母线电压环，其主要作用是控制直流母线电压稳定，同时也决定了PWM整流器的功率流向，通过PI调节器对直流母线的误差进行调节，得到有功电流给定值i^∗_d。内环是电流环，其主要作用是实现d轴和q轴电流对给定值的无静差跟踪控制，从而实现网侧功率因数为1，通过PI调节器对d轴和q轴电流环的误差进行调节，并对电网的扰动和交叉耦合扰动进行前馈补偿。