[发明专利]一种基于自适应控制的两电平PWM变流器容错控制方法

说明书

本发明公开了一种基于自适应控制的两电平PWM变流器容错控制方法，依据转速环和自适应律，对故障畸变的参考电压矢量进行补偿；依据所建立的自适应模型和成本函数来选择状态最优的作用矢量；依据最优矢量的成本值确定矢量作用时间，并最终产生PWM信号，确定开关管开通，完成容错控制。本发明相较于现有软件容错技术，能进一步改善容错运行的变流器系统性能，适用于单管故障和多管故障。

技术领域

本发明涉及功率变换及控制技术，具体涉及一种基于自适应控制的两电平PWM变流器容错控制方法。

背景技术

作为电能变换的中间环节，功率变流器由于频繁的开关动作及电和热应力，存在过压、过流及绝缘击穿的风险，因而故障率较高。据数据显示，功率开关器件是功率变流器中的最易发生故障的组件之一。在军事、航空航天和新能源发电等对可靠性要求较高的场合，提高功率变流器的运行可靠性，实现其有效的容错运行具有重要意义。

目前，针对三相两电平PWM变流器容错方式分为硬件容错控制和软件容错控制两大类。其中硬件容错控制方法是通过增加额外的开关器件进行容错控制，主要包括冗余变流器容错控制、冗余桥臂容错控制和冗余开关容错控制。硬件容错方法不仅增加了系统成本和拓扑复杂度，而且还需要修改控制程序，降低了系统的稳定性。软件容错的方式能够在开关管发生故障时，通过改变系统运行策略和控制参数对故障进行容错处理，不需要改变系统现有硬件布局和添加冗余部件，仅利用原系统未故障器件就可以最大程度恢复到故障前的运行状态。论文《基于等模补偿比和SVPWM八扇区划分的直驱式风力发电系统变流器容错控制》提出了基于等模补偿比的PWM整流器的容错控制方法，该方法通过八扇区划分对每个扇区的故障影响进行补偿，仅仅实现了单管故障和同一桥臂双管故障的容错控制。申请号201810927654.7的专利提出基于等轴补偿比的十二扇区两电平PWM整流器容错控制方法，通过十二扇区划分对每个扇区进行更为精准的补偿，但其补偿模型固定，对单管和多管故障的容错效果一般，有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于自适应控制的两电平PWM变流器容错控制方法，依靠自适应模型实时地自主选择最优的作用矢量，进一步优化了变流器单管、双管和三管的容错效果。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于自适应控制的两电平PWM变流器容错控制方法，包括如下步骤：

步骤1、采集当前时刻的直流电压、三相电流与电机的转速信号，对三相电流进行帕克变换得到dq轴电流；

步骤2、建立自适应模型，将变换得到的dq轴电流通过PI调节得到dq轴电压，并将变换得到的dq轴电流输入到自适应模型，计算得到参考转速值；

步骤3、建立自适应矢量抗扰动模型，将自适应模型中计算得到的参考转速与dq轴电压输入到自适应矢量抗扰动模型，计算得到抗扰动之后的dq轴电压；

步骤4、计算用于控制的7个作用矢量分别对应的7组dq轴定子电压，将得到的抗扰动之后的dq轴电压与7个作用矢量作比较，选择成本值最小的作用矢量作为最优作用矢量；

步骤5、根据选择的最优作用矢量，计算矢量的作用时间；

步骤6、根据作用矢量和作用时间，确定开关管开通时间，产生PWM脉冲，完成容错控制。

一种基于自适应控制的两电平PWM变流器容错控制系统，基于所述的基于自适应控制的两电平PWM变流器容错控制方法，实现两电平PWM变流器容错控制。

一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，基于所述的基于自适应控制的两电平PWM变流器容错控制方法，实现两电平PWM变流器容错控制。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，基于所述的基于自适应控制的两电平PWM变流器容错控制方法，实现两电平PWM变流器容错控制。