求解Ricatti矩阵代数方程原本是一个复杂的过程，但目前利用MATLAB工具箱可方便地求出最优控制的反馈系数阵k，Ricatti方程的解P和按照最优指标求出的系统极点E，系统极点E即决定了控制系统的动态响应特性和稳定性。

     若要求三相电流型AC/DC变流器实现网侧单位功率因数正弦波整流控制，则稳态工作点还需满足式（2）。

     综上所述，可得电流型AC/DC变流器的控制变量为

    u_pj=u_pjo＋Δu=i_pjo＋Δi_pj（10）

     将式（10）作为电流型AC/DC变流器交流电流环控制信号，直流电流环采用典型的PI控制，即可获得理想的控制性能。

3    实验与结果分析

     为了验证理论分析的正确性，本文构造了一台900W的电流型AC/DC变流器装置。实验电路原理如图3所示。

图3    实验电路原理图

3.1    实验的硬件部分

     实验中，主电路的每个开关管为一个MOS管（型号为IRFP450）串联一个快恢复二极管（型号为HFA25TB060）构成。交流电感L为0.8mH，交流电容C为48μF，直流电感L_dc为200mH，开关频率取为4.2kHz。

     本实验中IRFP450的驱动芯片为日本东芝公司的TLP250，它集隔离与驱动功能于一体，它也可以用作IGBT的驱动，图4是其原理图。使用TLP250时应在引脚5与8之间接一个0.1μF的陶瓷电容，以使片内的高增益线性放大器稳定，片内发光二极管的工作电流I_F为7～10mA，推荐值为8mA，因此在输入侧应注意选取限流电阻。本实验中的驱动输入信号来自DSP的PWM输出，故限流电阻为470Ω。此外，在MOS管的漏极、源极之间接有RC串联吸收电路来进行过压保护。

图4    TLP250的原理示意图

     实验中通过过零检测电路来检测电网a相电势的零点，然后利用查表的办法确定网侧电流的过零点。这一方法有效地节省了两个检测电网电势的电压传感器，节约了硬件成本。

3.2    实验的控制部分

     控制信号的产生由DSPTMS320LF2407A来完成。本实验利用TMS320LF2407的事件管理模块(Event-Manager Module)的PWM输出功能来产生二逻辑SPWM信号[7]，利用全比较单元CMPR1(PWM1)、CMPR2(PWM3)、CMPR3(PWM5)来分别产生开关二逻辑SPWM的电平信号，利用捕获单元的CAP1(PWM7)、CAP2(PWM8)、CAP3(PWM9)来捕获PWM1、PWM3、PWM5输出信号的上升沿和下降沿，再根据捕获到的信息判断当前输?的二逻辑SPWM信号确定电流型PWM整流器的6个开关管的驱动信号。所有的比较单元选择定时器T1为时基以实现同步。程序中用T1的周期中断功能，每0.24ms产生一个中断，然后对相应的周期寄存器赋相应的值。所用TMS320LF2407A的CPU时钟频率为40MHz，T1PR的计数设定值为0X1298。图5给出了DSP控制的主程序流程图。

图5    DSP控制的主程序流程图

3.3    实验结果

     实验波形如图6所示。图6（a）表示交流电流和电压波形，图6（b）表示直流电流波形图。可见，LQ控制电流型AC/DC变流器，不但可以保证网侧电压电流的单位功率因数特性，而且可以实现直流电流的恒定值控制，具有理想的控制性能。

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