[发明专利]基于无差拍控制的三相电压型PWM变换器抗扰动新方法

权利要求书

1.一种基于无差拍控制的三相电压型PWM变换器抗扰动新方法，其特征在于具体步骤为：(1)、检测三相电压型PWM变换器系统三相电网电压、三相输入电流和直流母线电压，将三相电网电压信号经过软件锁相环得到电网电压位置角；(2)、将检测到的三相电网电压和三相输入电流经过3/2变换模块得到两相静止坐标系下的电网电压和输入电流；(3)、将步骤(2)中得到的两相静止坐标系下的输入电流经过帕克变换得到同步旋转坐标系下的d轴电流和q轴电流；(4)、三相电压型PWM变换器在两相旋转坐标系下的交流侧dq轴电压分别为u_d＝Ri_d+e_d+Ldi_d/dt-ωLi_q，u_q＝Ri_q+e_q+Ldi_q/dt+ωLi_d，式中，R和L分别为三相交流电抗器的等效电阻和等效电感，i_d和i_q分别为两相旋转坐标系下的d轴电流和q轴电流，e_d和e_q为电网电动势的dq轴分量，ω为dq坐标系同步旋转角速度；(5)、假定采样周期为T_s，将三相电压型PWM变换器在两相旋转坐标系下的dq轴电压离散可得i_d(k+1)-i_d(k)＝T_s[ωi_q+(u_d-e_d-Ri_d)/L]，i_q(k+1)-i_q(k)＝T_s[-ωi_d+(u_q-e_q-Ri_q)/L]，无差拍控制的目的是使dq轴电流在k+1时刻达到给定值，即式中i_d(k+1)、i_q(k+1)分别为k+1时刻dq轴电流给定值i_d(k)、i_q(k)分别为k时刻d轴电流值、q轴电流值；(6)、由步骤(5)中三相电压型PWM变换器在两相旋转坐标系下的dq轴电压离散公式变形可得从公式中得到u_d(k)、u_q(k)，式中e_d(k)、e_q(k)分别为k时刻电网电动势的d轴分量、q轴分量；(7)、i_d(k)和u_d(k)通过扰动补偿器作用后得到补偿电压(8)、将步骤(7)中得到补偿电压和步骤(6)中得到的u_d(k)相加后得到u’_d(k)；(9)、将步骤(6)中得到的u_q(k)和步骤(8)中得到的u’_d(k)通过空间矢量脉宽调制得到控制功率器件的开关信号。

2.根据权利要求1所述的基于无差拍控制的三相电压型PWM变换器抗扰动新方法，其特征在于：步骤(7)中所述扰动补偿器的设计过程具体包括：分别计算出无干扰时和受干扰时的一阶线性系统的方程为其中u_i为一阶线性系统的实际输入量，u为一阶线性系统的等效输入量，y为一阶线性系统的输出量，d为施加的干扰，a₁、b₁为标称参数，a₂、b₂为实际参数，且a₁0，a₂0，b₁0，b₂0，扰动补偿器的目的就是为了使受干扰系统经过扰动补偿器作用后系统的最终输出和无干扰时系统的输出结果一致，即-a₂y+b₂(u-d)＝-a₁y+b₁u_i，将代入上式可得为扰动补偿器提供的电压补偿量，将受干扰的一阶线性系统方程的参数化为标称参数，此时有式中d_e为集总扰动，令式中k为变量，且k趋于无穷小，将四式联立可得设计扰动补偿器为l为扰动补偿器增益。

3.根据权利要求2所述的基于无差拍控制的三相电压型PWM变换器抗扰动新方法，其特征在于所设计的扰动补偿器的参数整定过程具体包括：将联立可得令η为补偿器设计中间变量，于是有给定扰动补偿器为式中k₁、k₂、k₃为扰动补偿器参数，u_d为电流内环d轴中PI控制器的输出电压，此时系统的电流内环开环传递函数表示为

因为k_ii＝k_ip/τ_i、τ_i＝L/R，代入上式可得式中，k_ip和k_ii分别为比例系数和积分系数，为了进一步简化并使后半部分形成负反馈，令k₁＝-k₂R、k₂＝l、k₃＝-k₂L，此时有由扰动补偿器提供的电压补偿量为式中τ为积分变量。