[发明专利]一种非线性无源电流控制方法

权利要求书

1.一种非线性无源电流控制方法，其特征在于，应用于三电平单向T型混合整流器，三电平单向T型混合整流器包括单开关三相升压整流器电路，以及与所述单开关三相升压整流器电路并联的三电平单向T型整流器电路，其中，在所述单开关三相升压整流器电路的交流输入端串接补偿电感，所述方法包括：

基于三电平单向T型整流器欧拉-拉格朗日方程型无源电流控制算法控制所述三电平单向T型整流器电路；

基于单开关三相升压整流器欧拉-拉格朗日方程型无源电流控制算法控制所述单开关三相升压整流器电路；

其中，所述三电平单向T型整流器欧拉-拉格朗日方程型无源电流控制算法，包括：

式中，0α1，并令

u_i＝f(R_v,x_e,α)＝R_v|x_e|^αsign(x_e) (17)

u_i为电流反馈控制律，M_TT为正定对角阵；J_TT为反对称矩阵，u表示外部输入能量，x为系统状态变量，R_v为注入虚拟阻尼系数，0α1，将改进的无源控制律带入数学模型中得到电流反馈闭环控制方程；

f(R_v,x_e,α)＝sat(R_v|x_e|^αsign(x_e))

式中，0α1，x_e为电流误差，sat(x)为饱和函数，

所述单开关三相升压整流器欧拉-拉格朗日方程型无源电流控制算法，包括：

单开关三相升压整流器电路拓扑结构中，u_PN为三相不可控整流器输出电压，也是级联Boost电路输入电压，u_DC为Boost输出电压，i_L为Boost电路中电感电流，将电感、电容、二极管都视为理想元件，功率开关器件视为理想开关，功率开关PWM占空比设为u_G；将单开关三相升压整流器中Boost电路列出电压回路动态方程；

可得单开关三相升压整流器中Boost型DC/DC变换器EL模型为：

式中，

根据J_b＝-J_b^T可知Boost型DC/DC变换器具有EL方程无源属性，同样设x_be＝x_b-x_b^*选取误差能量存储函数为：

并对误差能量存储函数对时间求导为：

为加速误差能量收敛速度，注入虚拟阻尼R_ba，且R_baR_b，使得：

式中，R_bd＝R_b+R_ba，则无源控制律为：

式中，R_ba＝diag{r_ba1,1/r_ba2}(r_bai0,i＝1,2)为阻尼注入矩阵，式(28)带入参数矩阵，可得：

也可写为：

式中，D＝1-u_PN/u_DC，

将(29)式带入(26)式中电流回路方程，得：

将式(31)用电流误差表示为

式中，k＝r_ba1/2L_b，同样等式两边乘以x_be

稳态误差为零，误差是以e^-kt的速度衰减；

令非线性电流反馈控制律为

u_g＝f(R_ba,x_be,α)＝R_ba|x_be|^αsign(x_be) (34)

则无源控制律为

将式(35)带入参数矩阵，可得

同样将式(36)带入式(26)中电压回路方程，得

将式(37)以电流误差x_be为变量表示为

两边乘x_be得

稳态误差为零；当0α1时，式(39)求解的表达式为

误差x_be以t＝|x_be(0)|^1-α/k(1-α)有限的时间衰减到零；

在不需要作为扰动的负载参量，不需要检测Boost电路输入电压，也无需利用输出电压参与运算的非线性电流反馈控制率为

u_g＝sat(R_ba|x_be|^αsign(x_be))；

式中，同样0α1，R_ba为虚拟阻尼，x_be为电流误差，sat(x)为饱和函数，