1、第31卷 第27期 中 國 電 機(jī) 工 程 學(xué) 報(bào)V ol.31 No.27 Sep.25, 2011 2011年9月25日 Proceedings of the CSEE ©2011 Chin.Soc.for Elec.Eng.59文章編號：0258-8013(2011 27-0059-07 中圖分類號：TM 464 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 學(xué)科分類號：470·40 基于電流觀測器的三相變流器重復(fù)控制方法梅紅明，劉建政(電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(清華大學(xué) ，北京市 海淀區(qū) 100084A Repetitive Control Method of Three-ph

2、ase VSC based on Current State ObserverMEI Hongming, LIU Jianzheng(State Key Lab of Control and Simulation of Power Systems and Generation Equipments (Tsinghua University,Haidian District, Beijing 100084, ChinaABSTRACT: A repetitive control method with a simple current observer was proposed, which c

3、an compensate the time delay impact of digital control as well as the output current error caused by predictive error of main voltage, dead-time effect and deviation of model parameters. Deadbeat control is realized by forcing the output current exactly arrive at its reference at the end of each sam

4、ple period. This method preserves the rapid response of deadbeat control without increasing much computation and is robust against digital time delay and is not sensitive to deviation of model parameters. KEY WORDS: deadbeat; delay of digital control; current state observer; repetitive control摘要：提出一

5、種基于電流觀測器的三相變流器重復(fù)控制方法，采用簡單的電流觀測器模型，通過對每個控制周期中輸出電流增量的狀態(tài)反饋，可有效消除數(shù)字延時(shí)的影響，并自動補(bǔ)償由于電壓預(yù)測偏差、死區(qū)時(shí)間和模型參數(shù)偏差等造成的波形畸變和相位偏移，真正實(shí)現(xiàn)在每個控制周期的結(jié)束時(shí)刻使實(shí)際電流跟蹤到其給定值，在計(jì)算量增加不大的條件下，保持傳統(tǒng)無差拍控制快速響應(yīng)的特點(diǎn)，并對數(shù)字延時(shí)以及模型參數(shù)具有很好的魯棒性。關(guān)鍵詞：無差拍；數(shù)字延時(shí)；電流觀測器；重復(fù)控制0 引言三相兩電平脈寬調(diào)制(pulse width modulation，PWM 變流器是配電網(wǎng)動態(tài)無功補(bǔ)償器、有源濾波器、光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電以及電池儲能系統(tǒng)的并網(wǎng)變流器等裝置的

6、典型應(yīng)用拓?fù)洌瑹o差拍控制以其響應(yīng)快、控制精度高的優(yōu)越特性，在PWM 整流器和PWM 逆變器的數(shù)字控制中均具有廣泛的應(yīng)用1-2，但由于信號濾波、AD 采樣、數(shù)字計(jì)算等帶來的不可避免的數(shù)字延時(shí)問題，使得應(yīng)用時(shí)必須對輸出電流和電網(wǎng)電壓進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，否則會使控制的穩(wěn)定性受到嚴(yán)重影響。同時(shí)，由于預(yù)測誤差、死區(qū)時(shí)間、模型參數(shù)誤差等干擾因素的存在，造成輸出電流不能很好地跟蹤給定值，形成較大的穩(wěn)態(tài)誤差，使輸出電流出現(xiàn)波形畸變和相位偏移3-4。電流觀測器是目前應(yīng)用最多的預(yù)測方法之一，對輸出電流進(jìn)行觀測可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度，解決數(shù)字延時(shí)造成的穩(wěn)定性問題。許多文獻(xiàn)對電流觀測器做了大量研究，并提出了一些解決方案。文

7、 獻(xiàn)5在傳統(tǒng)的減小控制器增益的方法的基礎(chǔ)上，率先提出了一種基于理想系統(tǒng)模型的電流觀測器，并從理論上證明了電流觀測器能夠使系統(tǒng)穩(wěn)定；文 獻(xiàn)6-7指出基于理想系統(tǒng)模型的開環(huán)電流觀測器無法使觀測誤差收斂到0，并提出了一種閉環(huán)電流觀測器的方案；文獻(xiàn)8-9提出的基于重復(fù)補(bǔ)償?shù)拈]環(huán)狀態(tài)觀測器能有效減小電流觀測器的穩(wěn)態(tài)誤差。盡管如此，閉環(huán)電流觀測器只能減小電流預(yù)測的偏差，并不能抑制由電壓預(yù)測誤差、死區(qū)時(shí)間、模型參數(shù)誤差等干擾因素引起的實(shí)際輸出電流的穩(wěn)態(tài)誤差，不能保證輸出電流精確跟蹤參考電流的變化，也就是說即使采用閉環(huán)電流狀態(tài)觀測器，也無法抑制由于各種干擾造成的波形畸變和相位 偏移。本文在簡單的開環(huán)電流觀測器

8、模型的基礎(chǔ)上，提出一種基于狀態(tài)反饋的重復(fù)控制方法，對每個控制周期中輸出電流的穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)行狀態(tài)反饋控制，并利用重復(fù)控制方法消除穩(wěn)態(tài)誤差，這種方法實(shí)現(xiàn)簡單，增加的計(jì)算量不大，卻能省去電網(wǎng)電壓預(yù)測和死區(qū)補(bǔ)償?shù)墓ぷ鳎瑢δＰ蛥?shù)偏差造成的影響也60 中 國 電 機(jī) 工 程 學(xué) 報(bào) 第31卷能進(jìn)行有效補(bǔ)償，輸出電流的穩(wěn)態(tài)誤差能快速衰減，從而能夠在每個控制周期的結(jié)束時(shí)刻精確跟蹤到其參考值。1 數(shù)字延時(shí)對無差拍控制的影響圖1為三相PWM 變流器的典型主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，圖中：e a 、e b 、e c 為三相電網(wǎng)電壓；N 點(diǎn)為電網(wǎng)中性點(diǎn)；U 、V 、W 為變流器三相輸出點(diǎn)；i a 、i b 、i c 為變流器輸出

9、的三相電流；U DC 為直流母線電壓；M 為直流負(fù)母線。 圖1 三相PWM 變流器主電路結(jié)構(gòu)Fig. 1 Main circuit of a three-phase PWM converter根據(jù)圖1中的參考正方向，忽略濾波電抗器的等效電阻以及系統(tǒng)阻抗，若控制周期的時(shí)間為T ，采用傳統(tǒng)的無差拍電流控制算法1-2，得到三相變流器的離散數(shù)學(xué)模型為a( avam( a( DC ga(b( avbm( b( DC gb( c(avcm( c( DC gc( k k k k k k k k k k k k L i u d U u T L i u d U u T L i u d U u T =+=+=+(

10、1 其中av av av a( b( c(av av g (, a,b,c 3k k k x k x k e e e uex += (2(1 av( ( 1d , a,b,c k Tx k x t kTe e t x T += (3式中：u x m(k 為在第k 個控制周期內(nèi)U 、V 、W 3點(diǎn)對M 點(diǎn)的等效輸出電壓；d x (k 為在第k 個控制周期內(nèi)U 、V 、W 3個橋臂的控制信號的占空比；avc( k e 為在第k 個控制周期內(nèi)電網(wǎng)A 、B 、C 三相電壓的等效平均值；i x (k 為在第k 個控制周期內(nèi)變流器A 、B 、C 三相輸出電流的增量。文獻(xiàn)3,5,8中指出，在實(shí)際的數(shù)字控制系

11、統(tǒng)中，從采樣電感電流i x (k 和系統(tǒng)電壓u x (k ，到控制信號u x m(k 產(chǎn)生，總是存在不可避免的數(shù)字延時(shí)，這部分延時(shí)來自信號濾波、AD 采樣、數(shù)字計(jì)算等環(huán)節(jié)，因此傳統(tǒng)的無差拍控制通常采用滯后一拍的方式來實(shí)現(xiàn)，即在第k 個控制周期(kT (k + 1 T 進(jìn)行采樣和計(jì)算，得到的控制信號在第k + 1個控制周期(k + 1 T (k + 2 T 內(nèi)起作用。延時(shí)一拍控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，圖中：z 1表示延時(shí)一個控制周期；i x *(k +2 為參考電流；ZOH 為零階保持器；x = a, b, c 分別表示A 、B 、C 三相。 延時(shí)一拍后，由于引入了z 1環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)閉 環(huán)脈

12、沖傳遞函數(shù)的極點(diǎn)從z = 0變?yōu)?1/2z =±， 由于極點(diǎn)位于單位圓上，因此在實(shí)際系統(tǒng)中是不穩(wěn) av u u g x (k 圖2 延時(shí)一拍控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig. 2 Control block diagram of one-sampling-period delay control定的，會出現(xiàn)1/6采樣頻率的振蕩3,5。如文獻(xiàn)5,9所指出的，解決這一問題的方法之一是減小控制器增益，即在D (z 環(huán)節(jié)引入增益系數(shù)k ，當(dāng)0 < k < 1時(shí)，可以使極點(diǎn)回到單位圓內(nèi)，但這種方法會使得輸出電流與給定的參考電流之間出現(xiàn)的相角差，引起較大的穩(wěn)態(tài)誤差。2 幾種電流狀態(tài)觀測器比較和

13、分析無差拍控制的基本思想，是在每個控制周期的結(jié)束時(shí)刻，使實(shí)際電流跟蹤到參考電流值。如果沒有數(shù)字延時(shí)，在第k 個控制周期計(jì)算當(dāng)前控制周期內(nèi)期望的電流增量 i x (k ，其表達(dá)式為i x (k = i x *(k +1 i x (k (4式中：i x *(k +1 為(k + 1 T 時(shí)刻的電流參考值；i x (k 為kT 時(shí)刻的實(shí)際電流。采用延時(shí)一拍控制后，需要在第k 個控制周期計(jì)算第k + 1個控制周期期望的電流增量 i x (k +1 ，其表達(dá)式為i x (k +1 = i x *(k +2 i x (k +1 (5而在第k 個控制周期采樣只能得到kT 時(shí)刻的第27期 梅紅明等：基于電流觀

14、測器的三相變流器重復(fù)控制方法 61輸出電流i x (k ，i x (k 與i x (k +1 相比在時(shí)間上滯后了一拍，如果不對輸出電流進(jìn)行預(yù)測，兩者之間的偏差使得電流期望值的計(jì)算不準(zhǔn)確，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。文獻(xiàn)5提出一種基于被控對象理想模型的電流觀測器，通過電流觀測器來預(yù)測下一拍的輸出電流，并在理論上證明這種方法可以使系統(tǒng)的極點(diǎn)回到原點(diǎn)處，從而保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。文獻(xiàn)7指出，由于狀態(tài)變量和輸出變量均為電流，上述方法只有在理想情況下預(yù)測值才等于實(shí)際值，只要有干擾觀測誤差就不會收斂為0，文中提出一種新型狀態(tài)觀測器，在每個開關(guān)周期的中間時(shí)刻額外增加一次電流采樣作為反饋，從而提高預(yù)測精度。但是由于這種觀測

15、方法所依賴的觀測器模型很復(fù)雜，并且需要對占空比是否大于50%進(jìn)行判斷，計(jì)算量增加較多，難以用于三相系統(tǒng)。文獻(xiàn)8-9因此提出一種重復(fù)補(bǔ)償觀測器的方法對輸出電流的瞬時(shí)值進(jìn)行預(yù)測，在不增加采樣次數(shù)的條件下，能夠較好的消除觀測器誤差。上述文獻(xiàn)的研究都只關(guān)注了電流觀測器的預(yù)測精度，而沒有關(guān)注系統(tǒng)最終輸出電流的穩(wěn)態(tài)精度。在實(shí)際的控制系統(tǒng)中，存在多種內(nèi)部和外部的干擾，使得輸出電流出現(xiàn)較大的穩(wěn)態(tài)誤差。這些干擾因素可以歸結(jié)為以下幾個方面：1）電網(wǎng)電壓預(yù)測誤差；2）死區(qū)時(shí)間的影響；3）模型參數(shù)偏差(主要是電感參數(shù) 等。考慮這些干擾因素后，實(shí)際控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。圖3中，avg (1 x k u +為在k

16、T 時(shí)刻對第k + 1個控制周期的電網(wǎng)平均等效電壓所做的預(yù)測；avg ( x k u 為實(shí)際的電網(wǎng)平均等效電壓；av R ( x k u 為濾波電抗器渦流損耗等效電阻上的壓降；av D ( x k u 為死區(qū)時(shí)間造成的等效壓降；L * 和L 分別為電感參數(shù)的測量值和其實(shí)際值。av u u av av 圖3 考慮擾動且?guī)щ娏饔^測器的延時(shí)一拍控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig. 3 Control block diagram of one-sampling-period delay control with current state observer and disturbances無差拍控制電流跟蹤過程如

17、圖4所示，采用閉環(huán)電流觀測器后，假定當(dāng)前時(shí)刻電流觀測誤差已經(jīng)收斂到0，如圖中A 點(diǎn)。按照無差拍控制的思想，在(k + 2 T 時(shí)刻實(shí)際電流應(yīng)能跟蹤到參考電流的值，即達(dá)到圖中D 點(diǎn)，但實(shí)際上只有在理想情況下才會如此。 (k +1 T圖4 無差拍控制電流跟蹤過程示意圖 Fig. 4 Diagram of deadbeat current control由于前述非理想因素的存在，實(shí)際電流的值并不能完全跟蹤到參考電流的值，而是達(dá)到圖中的C 點(diǎn)。即使采用閉環(huán)電流觀測器，使得觀測誤差為0，也不能抑制實(shí)際輸出電流與給定的電流期望值之間的穩(wěn)態(tài)誤差，系統(tǒng)的穩(wěn)定性仍會受到影響。對于無差拍控制而言，雖然電流是閉環(huán)控

18、制的，希望實(shí)際電流在每個控制周期的結(jié)束時(shí)刻跟蹤到參考電流的值，但只有在理想情況下才會如此，對于每個控制周期的電流增量而言，在無差拍控制中只是基于理想系統(tǒng)模型的開環(huán)控制，沒有形成閉環(huán)反饋，因此在各種干擾的作用下必然存在穩(wěn)態(tài)誤差。電流觀測器不能有效抑制各種干擾因素的影響，也就無法真正實(shí)現(xiàn)實(shí)際電流在每個控制周期的結(jié)束時(shí)刻跟蹤到參考電流的值。3 基于狀態(tài)反饋的重復(fù)控制方法重復(fù)控制源于控制理論中的內(nèi)模原理10-13，其基本思路是：假定在前一個周期出現(xiàn)的擾動在下一個周期的同一時(shí)刻再次出現(xiàn)，控制器根據(jù)參考信號與輸出反饋信號之間誤差來確定所需的校正信號，并在下一個周期將此校正信號疊加到原控制信號上，這樣就可以

19、有效抑制周期性擾動對輸出信號的影響。如前所述，電網(wǎng)電壓預(yù)測誤差、死區(qū)時(shí)間、模型參數(shù)誤差等導(dǎo)致輸出電流不能很好地跟蹤期62 中 國 電 機(jī) 工 程 學(xué) 報(bào)第31卷望值，但這些干擾因素都是以電網(wǎng)電壓的周期重復(fù)出現(xiàn)的，因此可以利用重復(fù)控制的方法來抑制干擾造成的影響。事實(shí)上在無差拍控制系統(tǒng)中，每個控制周期內(nèi)輸出電流的增量與期望的增量之間的偏差都是可以觀測的。圖4所示的電流跟蹤過程中，在第k 個控制周期，可以根據(jù)kT 時(shí)刻和(k 1 T 時(shí)刻輸出電流的測量值得到第k 1個控制周期實(shí)際電流的增量 i x (k 1 ，同時(shí)第k 1個控制周期期望的電流增量在第k 2個控制周期中已經(jīng)給出，即在第k 個控制周期可

20、以觀測到第k 2個控制周期以前的輸出電流在每個控制周期內(nèi)電流增量的誤差。雖然誤差的觀測滯后了兩個控制周期，觀測結(jié)果無法用于當(dāng)前控制周期的計(jì)算中，但由于上述擾動呈周期性重復(fù)出現(xiàn)，誤差必然也是以工頻周期重復(fù)出現(xiàn)，所以可以將觀測到的誤差用于下一個工頻周期相同時(shí)刻對給定量的修正上。基于這一思想，提出一種基于狀態(tài)反饋的重復(fù)控制方法，其控制框圖如圖5所示。 圖5 基于狀態(tài)反饋重復(fù)控制的結(jié)構(gòu)框圖Fig. 5 Control block diagram of repetitive control with current observer圖5所示的控制框圖中，控制器的設(shè)計(jì)包含無差拍控制、電流觀測器和基于狀態(tài)反

21、饋的重復(fù)控制3個部分。電流觀測器，是在系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種簡單的開環(huán)電流觀測器。基于狀態(tài)反饋的重復(fù)控制，是將每個控制周期中，通過無差拍控制給定的輸出電流增量作為給定量，以實(shí)際測量到的電流增量作為反饋量，通過重復(fù)控制使得反饋量與給定量的誤差逐步衰減。在圖5所示的控制框圖中，基于狀態(tài)反饋的重復(fù)控制使用了重復(fù)控制器10,14-15，其中Q (z z N 為重復(fù)控制器的內(nèi)模，Q (z 為衰減濾波器，通常為小于1的常數(shù)，使得內(nèi)模為準(zhǔn)積分器。K rzN +k中，z N為周期延遲環(huán)節(jié)，z k 為超前環(huán)節(jié)，K r 為重復(fù)控制器增益，用于維持控制器穩(wěn)定，取值通常在01之間。對于完全重復(fù)的擾動，如果Q (

22、z 取1，重復(fù)控制器可以使誤差衰減到0，在理論上做到無靜差，實(shí)際應(yīng)用中一般取0.95，以提高穩(wěn)定裕度，此時(shí)可以將誤差衰減到原來的0.05倍16。通過在誤差電流狀態(tài)反饋控制的基礎(chǔ)上使用重復(fù)控制器，可以使電流預(yù)測具有很高的精度，同時(shí)使得輸出電流能在每個控制周期的結(jié)束時(shí)刻跟蹤到參考電流的期望值。4 穩(wěn)定性及敏感性分析根據(jù)如圖5所示的控制策略框圖，可以得到電流觀測器模型為*(1 (2( 111x k x k x k z i i i z z +=+ (6 狀態(tài)反饋控制器的模型為3*r (1 (2 ( q11xk x k x k N k z z i i i z z z k +=+ (7 由此可以得到系統(tǒng)的

23、閉環(huán)z 傳遞函數(shù)模型為 2L q 2*( (2 22L q L r (1(1( 1(1( N x k x k Nz k z k i z i z k z k k k z +=+q d ( 22L q L r (1( /(1( N x k N z z k T L u z k z k k k z + (8式中：k L = L */ L 為濾波電感的參數(shù)偏差系數(shù)；u d x (z 為總的擾動，其表達(dá)式為1av av av avd ( g (1 g (1 R (1 D (1 x k x k x k x k x k u z u u u u += (9如果電流參考信號和擾動都是完全周期性可重復(fù)的，即第27期

24、 梅紅明等：基于電流觀測器的三相變流器重復(fù)控制方法 63*(2 (2d ( d ( N x k x k Nx k x k z i i z u u +=(10 當(dāng)取k q = 1時(shí)，前述的各種擾動以及電感參數(shù)偏差(k L 1 均可以被完全抑制。即使在實(shí)際系統(tǒng)中，電流參考信號和擾動不是完全可重復(fù)的，但是其按工頻重復(fù)的分量仍是主要部分，因此擾動以及參數(shù)偏差造成的影響也可以得到有效的衰減。在閉環(huán)z 傳遞函數(shù)中，令分母等于零，可以得到系統(tǒng)極點(diǎn)滿足的方程：(z2+ k L 1(z N k q + k L k r z 2= 0 (11當(dāng)k L = 1時(shí)，取k q = k r ，可以使所有極點(diǎn)都位于原點(diǎn)處，系

25、統(tǒng)穩(wěn)定；當(dāng)k L 1時(shí)，通過Matlab 等數(shù)值計(jì)算工具，可以方便的求出系統(tǒng)的極點(diǎn)分布情況，從而選擇合適的k q 、k r ，使系統(tǒng)具有足夠的穩(wěn)定裕度。如k L = 0.9時(shí)，取k q = 0.9，k r = 0.99，系統(tǒng)極點(diǎn)分布如圖6中所示，最大模值 | z |max = 0.944 8，所有極點(diǎn)都位于單位圓內(nèi)，系統(tǒng)穩(wěn)定。 實(shí)軸 虛軸 圖6 極點(diǎn)在單位圓內(nèi)的分布Fig. 6 Diagram of pole distribution in the unit circle5 仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果 在PSCAD 中搭建50 kW 的PWM 整流器模型，仿真條件為：電網(wǎng)電壓380 V ；直流母線電壓75

26、0 V ；開關(guān)頻率2 kHz ；濾波電感1 mH ；死區(qū)時(shí)間10 s ；按照單位功率因數(shù)運(yùn)行，電網(wǎng)電壓的等效平均值直接用其測量值近似。重復(fù)控制參數(shù)取為k q = 0.9，k r = 0.99，不考慮電感參數(shù)偏差，即k L = 1.0。在圖7所示的仿真結(jié)果中，0.6 s 以前采用帶有開環(huán)電流觀測器的無差拍控制，在0.6 s 時(shí)刻投入狀態(tài)反饋重復(fù)控制。由圖7可知，在0.6 s 以前，輸出電流不僅波形畸變，而且與系統(tǒng)電壓之間存在較大相位差，且幅值比設(shè)定值小。在投入狀態(tài)反饋重復(fù)控制后，經(jīng)過大約2個周波時(shí)間，輸出電流的波形、相位和幅值均得到很好的校正，輸出電流總諧波畸變率(totalharmonic d

27、istortion，THD 從11.0%降低到6.7%。對A 相電流I a 的波形進(jìn)行FFT 分析的結(jié)果如圖8中所示，其中n 為諧波次數(shù)。由圖8可知，5、7次諧波含量分別從2.95和1.27 A 下降到0.23和0.18 A 。t /s(a A 相電壓和電流波形u s a /k V , i s a /k A0.40.500.20.00.40.20.550.60 0.65 0.70u sa i sat /s(b A 相輸出電流波形i s a /k A0.150.500.050.050.150.550.60 0.65 0.70圖7 基于PSCAD 仿真的輸出電流波形 Fig. 7 Current

28、waveform of PSCAD simulation resultn(a A 相電流各次諧波含量(投入前I a /A0.05.0n(b A 相電流各次諧波含量(投入后I a /A0.05.0圖8 輸出電流頻譜變化Fig. 8 Current spectrum improvement為驗(yàn)證所提出的控制方法，在30 kW 的實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行了物理實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件如下：直流母線電64 中 國 電 機(jī) 工 程 學(xué) 報(bào) 第 31 卷 壓 650 V；交流電壓 270 V；濾波電抗器 2 mH；開 關(guān)頻率 2 kHz；死區(qū)時(shí)間為 67 s。 圖 9 所示的實(shí)驗(yàn)波形中，直線標(biāo)記處以前采用 帶有開環(huán)電流觀測器

29、的無差拍控制，在直線標(biāo)記處 投入所述的基于電流觀測器的重復(fù)控制。不考慮電 感參數(shù)偏差，即 kL = 1.0，重復(fù)控制的參數(shù)取為 kq = You Xiaojie， Yongdong， Li Victor V， al et SAPF control strategy under the condition of non-ideal source voltagesJProceedings of the CSEE，2004，24(2： 55-60(in Chinese 2 張純江，顧和榮，王寶誠，等基于新型相位幅值控制 的三相 PWM 整流器數(shù)學(xué)模型J中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)， 2003，23(7：28-3

30、1 Zhang Chunjiang，Gu Herong，Wang Baocheng，et al Mathematical model of three-phase PWM rectifier based on a novel phase and amplitude controlJProceedings of the CSEE，2003，23(7：28-31(in Chinese 3 Abdel-Rady I M Y，El-Saadany E FAn improved deadbeat current control scheme with a novel adaptive self-tuni

31、ng load model for a three-phase PWM voltagesource inverterJ IEEE Transactions on Industrial 0.9，kr = 0.99。為減小計(jì)算量，電網(wǎng)電壓的等效平 均值使 用其 測量值 來近 似。設(shè) 定的 輸出電 流為 10 A，由于死區(qū)和延時(shí)的影響，投入前實(shí)際輸出電 流只有 8 A，采用狀態(tài)反饋控制后，輸出電流增大 到設(shè)定值 10 A，THD 從 8.1%降低到 5.0%。 i(5 A/格 Electronics，2007，54(2：747-759 4 Nishida K，Rukonuzzman M，Nakaok

32、a MAdvanced current control implementation with robust deadbeat algorithm for shunt single-phase voltage-source type t (1 s/格 (a 實(shí)驗(yàn)波形 active power filterJIEE Proceedings of Electric Power Applications，2004，151(3：283-288 5 Hung G K，Chang C C，Chen C LAnalysis and implementation of a delay-compensated

33、deadbeat current controller for solar invertersJ IEE Proceedings of i(5 A/格 Circuits Devices and Systems，2001，148(5：279-286 6 李春龍，沈頌華，盧家林，等具有延時(shí)補(bǔ)償?shù)臄?shù)字控 制在 PWM 整流器中的應(yīng)用J中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)， 2007，27(7：94-97 Li Chunling，Shen Songhua，Lu Jialin，et alDigital t (20 ms/格 (b 放大圖形 control with compensation of delay for PWM

34、 rectifierJ Proceedings of the CSEE， 2007， 27(7： 94-97(in Chinese 7 李春龍， 沈頌華， 盧家林， 基于狀態(tài)觀測器的 PWM 等 整流器電流環(huán)無差拍控制技術(shù)J 電工技術(shù)學(xué)報(bào)， 2006， 21(12：84-89 Li Chunling，Shen Songhua，Lu Jialin，et alDeadbeat control for current loop of PWM rectifier based on state-observerJTransactions of China Electrotechnical Society

35、，2006，21(12：84-89(in Chinese 8 高吉磊，黃先進(jìn)，林飛，等基于重復(fù)補(bǔ)償觀測器的四 象限變流器無差拍控制J變頻器世界，2009(7 ： 56-59 Gao Jilei， Huang Xianjin， Fei， al Lin et Deadbeat control strategy for four-quadrant converters based on repetitive compensation observerJ The World of Inverters ， 2009(7 ：56-59(in Chinese 9 Gao Jilei，Liu Jianqian

36、g，Lin Fei，et alImproved predictive current controller for four-quadrant converters C/Power Electronics and Motion Control Conference 圖9 Fig. 9 實(shí)驗(yàn)電流波形 Experimental output current waveform 6 結(jié)論 本文提出一種基于電流觀測器的三相變流器 重復(fù)控制方法，有效避免了數(shù)字延時(shí)對無差拍控制 穩(wěn)定性造成的影響，同時(shí)能夠自動補(bǔ)償電網(wǎng)電壓預(yù) 測誤差、死區(qū)時(shí)間以及模型參數(shù)偏差等擾動對輸出 電流波形造成的影響，真正實(shí)現(xiàn)在每個控制

37、周期的 結(jié)束時(shí)刻使輸出電流跟蹤到其給定值。通過理論分 析、 數(shù)字仿真和物理實(shí)驗(yàn)， 驗(yàn)證了該方法的有效性。 參考文獻(xiàn) 1 游小杰，李永東，V. Victor，等并聯(lián)型有源電力濾波 器在非理想電源電壓下的控制J中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)， 2004，24(2：55-60 第 27 期 梅紅明等：基于電流觀測器的三相變流器重復(fù)控制方法 Power Electronics，2003，18(1：309-316 65 Wuhan，China：IEEE，2009：1719-1722 10 孔雪娟，王荊江，彭力，等基于內(nèi)模原理的三相電壓 源型逆變電源的波形控制技術(shù)J中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)， 2003，23(7：67-70 K

38、ong Xuejuan， Wang Jingjiang， Peng Li， al control et The scheme of three-phase voltage-source inverter output waveform based on internal model theoryJProceedings of the CSEE，2003，23(7：67-70(in Chinese 11 Wu X H，Panda S K，Xu J XDesign of a plug-in repetitive control scheme for eliminating supply-side current harmonics of three-phase PWM boost rectifiers under gene