[发明专利]基于无源性的非线性电源转换器控制方法、系统及设备

说明书

本发明属于电源转换器控制领域，公开了一种基于无源性的非线性电源转换器控制方法、系统及设备，包括步骤1：建立非线性电源转换器系统模型；步骤2：根据非线性电源转换器系统模型的无源性要求，得到5个约束条件；步骤3：选取满足步骤2中5个约束条件的期望的互联和阻尼矩阵，并通过期望的互联和阻尼矩阵求解第一个约束条件得到控制器，通过控制器控制非线性电源转换器。增加期望的互联和阻尼矩阵的自由度，极大的降低了偏微分方程的求解难度，使得设计出的控制器形式更为简单，易于实际生产中的实现，与现有控制器进行对比，控制信号能耗较小，小控制信号意味着较低的能耗，进而提高了系统的经济性并且具有较好的市场空间。

技术领域

本发明属于电源转换器控制领域，尤其涉及一种基于无源性的非线性电源转换器控制方法、系统及设备。

背景技术

在现代电力电子设备中，电源转换器为电力设备供应稳定高效的电力能源，属于电力电子设备的核心设备。随着现代通信及电力终端的发展要求，电源转换技术已经成为新能源、智能电网等领域的关键技术，稳定可控的电源转换技术更是受到人们的广泛关注，电源转换控制技术更是学术界和科技界的热点话题。

电源转换器控制技术中通常采用互联与阻尼配置无源控制(interconnectionand damping assignment passivity-based control，IDA-PBC)方法，IDA-PBC为一种有效的非线性控制方法。但是，IDA-PBC方法对于偏微分方程(partial differentialequation，PDE)的求解难度大，设计出的电源转换器的控制器形式复杂且不易实现；其次，IDA-PBC仅适用于基于哈密尔顿模型的系统，其应用范围相对较小。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中IDA-PBC方法设计出的电源转换器的控制器形式复杂且不易实现，同时应用范围相对较小的缺点，提供一种基于无源性的非线性电源转换器控制方法、系统及设备。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明第一方面，一种基于无源性的非线性电源转换器控制方法，包括以下步骤：

步骤1：建立非线性电源转换器系统模型

其中，f(x,u):Rⁿ×R^m→Rⁿ，其稳定平衡点为x_*∈Rⁿ，表示非线性电源转换器系统的控制器，u:Rⁿ→R^m；

步骤2：根据非线性电源转换器系统模型的无源性要求，得到5个约束条件：

(i)：▽[Q(x,u)f(x,u)]＝(▽[Q(x,u)f(x,u)])^T

(ii)：det{Q(x,u)}≠0

(iii)：Q(x,u)+Q(x,u)^T≤0

(iv)：f(x,u)_*＝0

(v)：(▽[Q(x,u)f(x,u)])_*＞0

其中：Q(x,u)表示期望的互联和阻尼矩阵，下标*表示x取值为稳定平衡点x_*对应的函数值；

步骤3：选取满足步骤2中5个约束条件的Q(x,u)，并通过求解约束条件(i)得到控制器u，通过控制器u控制非线性电源转换器。

本发明基于无源性的非线性电源转换器控制方法进一步的改进在于：

所述非线性电源转换器为DC-DC电源转换器。