[发明专利]一种基于多变量控制的高铁低频振荡过电压阻尼方法

摘要

本发明公开了一种基于多变量控制的高铁低频振荡过电压阻尼方法，包括动车组网侧整流器状态空间模型的建立，多变量反馈控制矩阵的设计，状态观测器及状态观测矩阵的设计，设置值计算模块的设计，前馈控制的设计。建立状态空间模型是控制方法实现的前提；状态观测器用于估计直流环节谐振部分的电压和电流量以用于控制计算，这样可以不用额外增加量测装置；本发明中，状态量的估计值和设置值之差经过多变量反馈矩阵组织整合，多变量反馈矩阵通过线性二次型最优控制算法计算得到，能够合理平衡控制输入消耗与控制性能需求间矛盾的功能；前馈控制用以进一步加快控制的动态响应特性。此外，该控制方法能有效抑制牵引网‑动车组电气量低频振荡的问题。

主权项

一种基于多变量控制的高铁低频振荡过电压阻尼方法，在动车组网侧整流器控制中实现阻尼动车组‑牵引网电气量低频振荡以提升控制系统稳定性，在动车组网侧整流器控制中增加对谐振环节电气量的考虑，并利用线性二次型最优控制方法对四个状态变量的偏差值进行组织，实现输入能量消耗和控制性能指标的折中，包含如下的主要步骤：1)、电气量测量：由被控系统采集四个量，整流器受端电压uN，交流电流iN，直流电压ud和直流电流id，其量测结果分别用uNm，iNm，udm，idm表示；其中iNm和udm组成量测向量ym，即ym＝(udm,iNm)T；idm用于设置值计算；uNm用于前馈控制；2)、控制启动时初始uab输入状态观测器得到估计的状态向量和估计的输出向量与ym求差值后经过状态观测矩阵L反馈，即后实现闭环状态观测；3)、idm和uab初始值输入设置值计算模块得到状态设置向量x*，x*和求差后经过多变量反馈矩阵K得到输出驱动电压uab,fb，即4)、uNm经过前馈控制运算得到输出的uab,ff与uab,fb叠加，得到驱动电压uab；5)、uab一方面需要反馈至状态观测器和设置值计算，另一方面则与三角波进行调制，输出调制波控制整流器的开断，实现整流器直流侧电压恒定和交流侧单位功率因数。