基于ESO的三相PWM整流器电流滑模控制研究

陈传林，肖文勋，刘毓鑫

（华南理工大学电力学院，广东 广州 510640）

电压型PWM整流器（VSR）的交流电流谐波小，直流侧电压恒定，可实现单位功率因数运行及能量的双向流动，得到了广泛应用[1]。

常规控制策略将PWM整流器近似为线性系统，并采用线性理论进行研究[2-4]，忽略了整流器的强非线性，难以达到理想控制效果。近年来，国内外学者提出了多种非线性控制方法[5-10]，并将其应用于整流器的控制中，以弥补线性控制的不足。其中，滑模控制较简单，鲁棒性强，应用广泛[11-13]。常规的滑模控制方法通常设计很大的切换增益，以保证系统的鲁棒性，但这也加剧了系统抖振。

针对上述矛盾，该文引入扩张状态观测器（ESO）对三相PWM整流器系统的总扰动进行观测，并将观测值补偿到电流滑模控制器中，同时设计了新的滑模趋近律，保证系统的强鲁棒性和快速的电流跟踪能力并削弱电流的抖振，降低了电流谐波含量，通过仿真和实验进行了验证。

1 三相PWM整流器的数学模型

图1是三相电压型PWM整流器的主电路。其中，L为交流侧电感，R为电感的等效内阻，C、RL、uO分别为直流侧电容、负载电阻、直流侧电压，ia、ib、ic为交流侧输入电流。设ea、eb、ec为三相对称的电网电压，根据基尔霍夫定律，得到三相VSR在三相静止坐标系下的数学模型为：

式中，Sa，Sb，Sc分别表示整流器三相桥臂开关管的开关函数。其中：S=1代表对应的桥臂上管导通，下管关断；S=0代表对应的桥臂下管导通，上管关断。

图1 三相电压型PWM整流器主电路

文中采用基……