刘丹玉

(黑龙江科技大学电气与控制工程学院，黑龙江哈尔滨，150022)

0 引言

VIENNA整流器作为电动汽车充电桩技术的前级PFC能实现提高功率因数并且控制输出电压稳定的目的。对于VIENNA整流器来说，通常采用电流和电压的双闭环控制。文献[1]电压外环采用PI控制，电流内环采用功率滑模控制，其对功率直接控制取得了较好的效果，但其算法存在共振进而造成延时。文献[2]提出的单周期控制方法取得了较好的效果，但其控制方式依赖模拟电路实现，不便于数字化设计。文献[3]电流环使用滞环控制，其具有鲁棒性好、动态响应快等优点，但存在开关频率变动、各相电流之间互相影响的缺陷。

传统PI控制有动态特性差、参数整定繁琐等缺点，故本文将分数阶PI控制[4]应用到VIENNA整流器中，建立了VIENNA整流器的数学模型，利用PSO算法整定参数。最后，通过仿真验证了分数阶PI控制的可行性。

1 VIENNA整流器的数学模型

VIENNA拓扑结构如图1所示。

图1 VIENNA拓扑结构

建立VIENNA整流器在d-q坐标系下的数学模型如下：

其中ud、uq是网侧电压在d-q轴的分量；id、iq是网侧电流在d-q轴的分量；vd、vq是d-q轴的开关状态函数。

2 FPID控制器

FPID记为PIλD，比传统PID增加了两个自由度λ、μ，故控制阶次的范围大大提高，也提高了系统控制精度和灵活性，其结构图如下：

其传递函数为：

当λ＞0，μ=0时，C(s)=Kp+Ki s-λ，此时为分数阶PI控制器。电流内环采用FOPI控制进行前馈解耦实现独立控制，所得控制方程如下：

图2 FPID系统结构图

2.1 sγ的拟合和离散化

分数阶微积分算子sγ在Bode图中其幅频特性是一条斜率为20γdB/dec的斜线，相频特性为平行于X轴的直线。……