[發明專利]一種用于動車組整流器的無源控制器的設計方法在審
| 申請號： | 201810571920.7 | 申請日： | 2018-05-31 |
| 公開（公告）號： | CN108649819A | 公開（公告）日： | 2018-10-12 |
| 發明（設計）人： | 劉志剛;耿照照;胡鑫烜 | 申請（專利權）人： | 西南交通大學 |
| 主分類號： | H02M7/217 | 分類號： | H02M7/217 |
| 代理公司： | 成都信博專利代理有限責任公司 51200 | 代理人： | 王沙沙 |
| 地址： | 610031 四川省成都市*** | 國省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 動車組 數學模型 整流器 脈沖整流器 無源控制器 能量函數 平衡點 期望 網側整流器 動態性能 控制系統 快速收斂 無源控制 直流電壓 波動性 無源性 求解 推導 調和 | ||
1.一種用于動車組整流器的無源控制器的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1：建立動車組網側脈沖整流器的dq坐標系下數學模型；
步驟2：建立動車組網側脈沖整流器的歐拉-拉格朗日數學模型；
步驟3：根據步驟1建立的數學模型推導證明動車組網側脈沖整流器的無源性并求解整流器的期望平衡點；
步驟4：注入阻尼，根據步驟3得到的期望平衡點和步驟2得到的數學模型得到基于歐拉-拉格朗日模型的無源控制律。
2.根據權利要求1所述的一種用于動車組整流器的無源控制器的設計方法，其特征在于，所述步驟1中數學模型如下：
式中：Ln為牽引變壓器牽引繞組等效漏感；id和iq為動車組網側電流in轉換到兩相旋轉坐標系下的有功、無功分量；t為時間；Rn為牽引變壓器內阻；ω為動車組網側電壓基波角頻率；Sd、Sq分別為開關函數S轉換到兩相旋轉坐標系下的有功、無功分量；udc為中間直流側電壓；ud、uq分別是動車組網側電壓un轉換到兩相旋轉坐標系下的有功、無功分量；Rd為機車牽引傳動系統的逆變器、牽引電機部分進行簡化等效電阻；Cd為直流側支撐電容。
3.根據權利要求2所述的一種用于動車組整流器的無源控制器的設計方法，其特征在于，所述步驟2中歐拉-拉格朗日數學模型如下所示：
式中：M為正定的對角陣，表示能量存儲，J為反對稱矩陣，表示系統內部的互聯結構，R為對稱正定矩陣，表示系統的耗散，外部控制作用為u，x為狀態變量。各矩陣具有表達式為
4.根據權利要求2所述的一種用于動車組整流器的無源控制器的設計方法，其特征在于，所述步驟3中的推導過程如下：
根據步驟1得到的數學模型可得
功率平衡方程：
上式進行積分得到：
式中：H(T)為T時刻能量，H(0)為初始能量，為供給能量，為耗散能量；i＝[id iq]T，u＝[ud uq]T，τ為積分變量；
整流器的輸出為y＝[id iq]T，正定函數為：
則有則整流器系統是嚴格無源的。
5.根據權利要求2所述的一種用于動車組整流器的無源控制器的設計方法，其特征在于，所述步驟3中期望平衡點為
式中：Um為動車組網側電壓un的幅值，uDC為期望電壓。
6.根據權利要求3所述的一種用于動車組整流器的無源控制器的設計方法，其特征在于，所述步驟4的過程如下：
注入阻尼項為Rdxe＝(R+Ra)xe；
式中：為正定阻尼矩陣；xe＝x*-x，x*是x的期望值，Rd為新的系統耗散，ra1、ra2、ra3為正定阻尼；
則歐拉-拉格朗日數學模型為：
令：則其中：由于Rd為正定，則He(x)必收斂于0，且收斂速度由Ra決定；
則得到基于歐拉-拉格朗日模型的無源控制率：
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