目前，PWM整流器被广泛运用于风力发电、有源电力滤波器、虚拟同步机以及列车牵引等领域。PWM整流器的控制方法主要包括电压定向控制、直接功率控制、模型预测控制等。电压定向控制通过PI控制器对电压、电流进行双闭环控制，可以实现电压、电流的无静差调节，但其动态性能受到积分器的限制。直接功率控制和有限集模型预测功率控制具有动态响应快、系统结构简单的优点，但这两种控制方法的稳态纹波大，且开关频率不固定。

模型中因近似处理产生的误差以及参数变化引起的扰动会使得受控子系统之间存在交叉耦合，这将导致被控量无法准确跟踪参考值，并且在动态过程中各个子系统之间的相互干扰会延迟系统的响应时间。

为了进一步改善系统的动态性能，福州大学电气工程与自动化学院等单位的科研人员对整流器的内、外环同时进行优化，提出了一种基于在线扰动补偿的级联式无差拍控制策略（Cascaded Deadbeat Control, CDBC）。

该策略内外环均采用了无差拍控制方式，并建立龙伯格观测器分别对功率模型扰动和负载扰动进行估计和补偿，实现有功功率和无功功率的解耦控制以及系统快速响应。在参数设计方面，采用极点配置方法整定观测器增益，并引入期望周期数对电压环系数进行调节，从而实现内外环较高匹配性。在稳态和动态条件下，对所提控制策略进行了仿真和实验。

图 三电平PWM整流器实验平台

研究结果表明，该策略通过扰动补偿的方式实现了有功功率和无功功率的解耦控制，稳态时功率无静差。同时，克服了传统方法外环采用PI控制器时积分饱和导致的超调问题，在突加负载时具有更小的电压降落和更快的调节时间，改善了传统方法的抗负载扰动能力。

本文编自2022年第4期《电工技术学报》，论文标题为“基于在线扰动补偿的三电平PWM整流器级联式无差拍控制策略”，作者为余晨辉、汪凤翔 等。