[發明專利]一種高壓斷路器直線電機操動機構的自抗擾控制器

有效

• 申請號: 201410108058.8
• 申請日: 2014-03-21
• 公開（公告）號: CN104393808B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 張建忠;汪仁杰
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02P21/05
• 分類號: H02P21/05
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種高壓斷路器直線電機操動機構的自抗擾控制器，其特征在于該控制器包括：自抗擾位置控制模塊、自抗擾速度控制模塊、i_q電流調節器和i_d電流調節器，自抗擾位置控制模塊、自抗擾速度控制模塊和i_q電流調節器依次串接，構成解耦控制的i_q支路，i_d電流調節器單獨構成解耦控制的i_d支路，自抗擾位置控制模塊的輸出作為自抗擾速度控制模塊的給定速度輸入，所述的自抗擾位置控制模塊和自抗擾速度控制模塊由跟蹤微分器、非線性擴張狀態觀測器和非線性誤差反饋控制率構成；

自抗擾位置控制模塊和自抗擾速度控制模塊可以集成為一個集成自抗擾控制模塊，所述的集成自抗擾控制模塊的非線性擴張狀態觀測器模型是

其中β₁、β₂、β₃是可調參數，x是光柵尺反饋的位置信號，b是控制模塊參數，z₁是動子位置x跟蹤量，z₂是z₁微分信號，z₃是對系統誤差的跟蹤，α₁、α₂是非線性因子，δ是濾波因子，均屬于常數集，為自抗擾控制模塊輸出電流信號，τ是直線電機極距，m是動子質量，n_p為極對數，Ψ_d是永磁磁鏈，fal表示非線性函數，i_q^*表示q軸電流參考值。

2.根據權利要求1所述的一種高壓斷路器直線電機操動機構的自抗擾控制器，其特征在于：自抗擾位置控制模塊采用非線性擴張狀態觀測器，其狀態模型是

其中fal是非線性函數，β₁、β₂是可調參數，x是光柵尺反饋的位置信號，b是控制模塊參數，z₂₁是動子位置x的跟蹤量，z₂₂是系統擾動的跟蹤量，α₁是非線性因子，δ₁是濾波因子，均屬于常數集，b＝1，u＝v^*為自抗擾位置控制模塊的輸出速度信號，用作自抗擾速度控制模塊的給定信號輸入，v^*”表示動子速度的期望值，fal的表達式 為

3.根據權利要求1所述的一種高壓斷路器直線電機操動機構的自抗擾控制器，其特征在于：自抗擾速度控制模塊于采用非線性擴張狀態觀測器，其狀態模型是

其中β₀₁、β₀₂是可調參數，v是速度信號，b是控制器參數，z₁是動子速度v的跟蹤量，z₂系統擾動的跟蹤量，α₀是非線性因子，δ₀是濾波因子，均屬于常數集， i_q^*表示q軸電流參考值，τ是永磁直線電機極距，m是動子質量，n_p為極對數，Ψ_d是永磁磁鏈。

4.根據權利要求1所述的一種高壓斷路器直線電機操動機構的自抗擾控制器，其特征在于：自抗擾位置控制模塊和自抗擾速度控制模塊的擴張狀態觀測器均采用非線性函數搭建，擴張狀態觀測器為開方函數或飽和函數

α表示非線性因子。

5.根據權利要求1所述的一種高壓斷路器直線電機操動機構的自抗擾控制器，其特征在于：還包括Park變換模塊、Park_-1變換模塊、Clark變換模塊、空間矢量脈寬調制模塊，自抗擾控制器采用dq解耦控制方法，采用i_d＝0的控制技術，自抗擾位置控制模塊、自抗擾速度控制模塊和i_q電流調節器依次串接，構成解耦控制的i_q支路，i_d電流調節器單獨構成解耦控制的i_d支路，將電流傳感器采樣的電流信號經過Park變換模塊和Clark變換模塊處理后所得的i_q、i_d信號作為反饋信號分別接入i_q電流調節器和i_d電流調節器中，兩個電流調節器之后串接Park_-1變換模塊和空間矢量脈寬調制模塊，產生 IGBT開斷信號控制逆變電路通斷，實現信號到控制量的轉變。