[发明专利]用于逆变器的双模结构半周期重复控制器

摘要

本发明公开了一种用于逆变器的双模结构半周期重复控制器。根据奇次谐波的负半周期和偶次谐波的正半周期特性，分别构造相应的等效干扰；将等效干扰和干扰补偿项嵌入到吸引律中，据此设计出奇次谐波半周期重复控制器和偶次谐波半周期重复控制器，并以并联方式组合成双模结构半周期重复控制器；继而计算出其输出信号作为逆变器对象的输入，使系统跟随参考信号变化。本发明提供的时域设计的双模结构半周期重复控制器是一种快速收敛、高控制精度、消除奇次谐波和偶次谐波干扰信号和有效抑制间谐波和非周期干扰信号的控制器。

主权项

1.用于逆变器的双模结构半周期重复控制器，其特征在于：被控对象为逆变器，所述的逆变器控制系统数学模型为：y_k+1+a₁y_k+a₂y_k‑1＝b₁u_k+b₂u_k‑1+w_k+1       (1)其中，y_k+1,y_k,y_k‑1为逆变器k+1，k，k‑1时刻的输出信号，u_k,u_k‑1表示逆变器k，k‑1时刻的控制输入信号，a₁,a₂,b₁,b₂为系统参数；w_k+1＝m_k+1+n_k+1+Δw_k+1为k+1时刻的系统干扰信号，包括齐次谐波m_k+1、偶次谐波n_k+1以及其它间(分数次)谐波和参数摄动Δw_k+1；给定参考信号r_k是周期为N的正弦信号，满足r_k＝A sin(2πk/N)，r_k＝r_k‑N        (2)其中，r_k,r_k‑N分别为k，k‑N时刻的给定参考信号，A为给定参考信号r_k的幅值；所述逆变器的齐次谐波m_k满足负半周期特性：m_k＝‑m_k‑N/2         (3)其中，m_k,m_k‑N/2分别为第k和k‑N/2时刻的齐次谐波；偶次谐波n_k满足正半周期的对称特性：n_k＝n_k‑N/2        (4)其中，n_k,n_k‑N/2分别为第k和k‑N/2时刻的偶次谐波；根据齐次/偶次谐波的半周期对称，分别构造两种等效干扰；对于式(3)，齐次谐波的等效干扰d_k,m为d_k,m＝w_k+w_k‑N/2        (5)其中，w_k,w_k‑N/2分别为k和k‑N/2时刻的干扰信号；d_k,m为第k时刻的齐次谐波等效干扰；对于式(4)，偶次谐波的等效干扰d_k,n为d_k,n＝w_k‑w_k‑N/2        (6)其中，d_k,n为第k时刻的偶次谐波等效干扰；本发明构造下述非线性饱和吸引律：其中，为非线性饱和函数，具有“大误差饱和、小误差放大”的特性，其具体形式如下：δ为非线性饱和函数的边界层参数，e_k+1,e_k分为k+1，k时刻的跟踪误差，且e_k＝r_k‑y_k；0＜ρ＜1,δ＞0为用于调整吸引速度的参数；sgn()为符号函数；为了提高系统对齐次和偶次谐波干扰的抑制能力，可将离散吸引律(7)修正为其中，d_k+1,m和d_k+1,n分别k+1时刻的齐次谐波和偶次谐波的等效干扰，可实现齐次谐波和偶次谐波的抑制；d_k,m和d_k,n用于补偿逆变器的间(分数次)谐波和其他非周期干扰；依据吸引律(9)，则齐次谐波半周期重复控制器的表达式为其中，u_k,m，u_k‑1,m，u_k‑N/2,m，u_{k‑1‑N/2,m}分别为第k，k‑1，k‑N/2，k‑1‑N/2时刻的齐次谐波半周期重复控制器；r_k+1分别为k+1时刻的给定参考信号；y_k,y_k‑1,y_k‑1‑N/2,y_k‑N/2,y_k+1‑N/2分别为第k，k‑1，k‑1‑N/2，k‑N/2，k+1‑N/2时刻的输出信号；依据吸引律(10)，则偶次谐波半周期重复控制器的表达式为其中，u_k,n，u_k‑1,n，u_k‑N/2,n，u_{k‑1‑N/2,n}分别为第k，k‑1，k‑N/2，k‑1‑N/2时刻的偶次谐波半周期重复控制器；为了同时抑制齐次谐波和偶次谐波干扰，将式(11)和(12)以并联形式组合成双模结构半周期重复控制器，其具体形式如下：u_k＝λu_k,m+(1‑λ)u_k,n        (13)其中，0≤λ≤1。