(7)

　　根据上式可得，注入电流为：

(8)

由上式可见，在理想情况下，注入电流中只有3次谐波电流的奇数倍谐波分量，而偶次谐波电流则没有进入注入网络。从表达式可以看出E点电流是一个较为理想的三次谐波源，可以被用为注入到输入端的三次谐波环流的脉动源。

　　1.2 电流注入通路分析

下面以区间为例，对整流器的电流注入通路进行分析。根据VT1，VT2的导通状态，可分为四种工作模式。

假设三相电路的导纳为G，电路三相相电压为，则输入电流的平均值为：

(9)

　　对于三相对称降压型整流器，其输出电流为：

(10)

其中为相电压幅值，为输出电压。

设开关管VT1和VT2的相对导通时间分别为和，则：

，(11)

　　综合式9,10,11可得：

，(12)

对于对称的三相Y型连接电路而言，有或，则注入电流的平均值为：

(13)

　　由上述分析可以得出，该电路可以实现将E点产生的三次谐波电流注入到输入电流中，使输入电流连续，只要采用合理的控制策略和调制方式即可很好的实现输入电流正弦化。

　　2 传统PI控制设计

　　对该系统的控制结构如下图3所示。

　　图3　系统控制结构

采用一种新颖的将双闭环控制和电压前馈结合的控制策略，将前馈控制信号和双闭环控制产生的信号相乘，之后再将其与三角波比较，产生调制信号来控制开关管和，从而实现功率因数校正和稳定输出电压。由于前馈控制部分只是影响电路的调制比，对控制器设计的影响可以忽略不计。

　　结合图3，并对电路双向开关管部分进行简化，便可得到双环控制系统原理框图，如图4所示。

　　图4　传统PI双环控制系统原理框图

图4中，，(式中，为输入电压的最大值，为锯齿波峰峰值，为开关管、的导通周期)，和分别为电压外环和电流内环的校正环节，和分别为电压环和电流环反馈系数。结合实际工程需要，在设计时考虑了电流滤波环节、电压滤波环节和给定PWM信号滤波的滤波环节。在滤除检测信号中交流分量的同时，滤波环节也延迟了反馈信号的作用，为了平衡这个延迟作用，在给定信号通道上加入了一个同等时间常数的给定滤波环节，让给定信号和反馈信号经过相同的延时，使二者在时间上得到恰当的配合[11]。

电流内环采用积分调节器，电压外环采用比例积分调节器，结合文献[11]介绍的关于整流器电路设计PI调节的方法，对该电路进行建模、简化，计算出电流内环控制器参数为：，电压外环控制器参数为，。

　　3 模糊PI控制设计

　　传统的PI调节器虽然动态响应良好，但对于整流器这一多变量、非线性系统，很难获得理想的控制效果[12]。模糊PI控制器使在传统PI控制器的基础上，应用模糊集合理论建立PI参数kp、ki与偏差e、偏差变化率ec之间的函数关系，并根据e和ec的不同，实时改变PI参数的控制系统，其原理如图5所示。

　　图5 模糊PI控制原理

　　本文选取三角隶属函数，模糊语言变量表示为：NB(负大)，NM(负中)，NS(负小)，ZO(零)，PS(正小)，PM(正中)，PB(正大)。模糊语言变量个数越多，控制精度越高，相应的运算量也将提高，控制速度会相应降低，所以一般选取7个变量为比较合适。结合本文中两个输入两个输出的论域都为[-6，6]，所以输入输出的隶属函数都为图6：

　　图6 e, ec,kp和ki的隶属函数曲线

　　对SWISS整流器，在不同的e及ec下，其电压外环被控过程对参数kp与ki的自整定要求归结如下[13]:

　　1)当e较大时，不论误差变化趋势如何,都应考虑控制器的输出按最大(或最小)输出，以达到迅速调整误差，使误差绝对值以最大速度减小，同时为了防止积分饱和，应取较大kp, ki为零。

　　2)当e×ec>0时,说明误差朝着绝对值增大的方向变化。若误差较大，可考虑由控制器实施较强的控制作用，以达到扭转误差绝对值朝减小方向变化，并迅速减小误差绝对值;此时取较大的kp,取较小的ki值。

　　3)当e×ec<0,或者e=0时,说明误差绝对值朝减小的方向变化，或者已达到平衡状态，此时可采取保持控制器输出不变。

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