[發明專利]一種基于優化參數及注入阻尼的無源控制系統及方法

有效

• 申請號: 201811222520.1
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109245571B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 嚴運兵;高維士;馬強
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M1/08;H02M1/12
• 代理公司: 42222 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 薛玲

1.一種基于優化參數及注入阻尼的無源控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

所述基于優化參數及注入阻尼的無源控制方法，適用于基于優化參數及注入阻尼的無源控制系統，所述注入阻尼的無源控制系統包括：交流電源模塊、電壓信號采集傳感器、鎖相環、電流信號采集傳感器、控制器模塊、整流橋功率開關管、直流電源；所述交流電源模塊與所述整流橋功率開關管通過導線連接；所述整流橋功率開關管與所述直流電源通過導線連接；所述交流電源模塊與所述電壓信號采集傳感器通過導線連接；所述電壓信號采集傳感器與所述鎖相環通過導線連接；所述交流電源模塊與所述電流信號采集傳感器通過導線連接；所述電壓信號采集傳感器與所述控制器模塊通過導線連接；所述鎖相環與所述控制器模塊通過導線連接；所述電流信號采集傳感器與所述控制器模塊通過導線連接；所述控制器模塊與所述整流橋功率開關管通過導線連接；

所述交流電源模塊用于提供三相交流電并由交流電網直接提供；所述電壓信號采集傳感器用于采集三相交流電的電壓信號；所述鎖相環根據瞬時三相交流電的電壓信號生成角度信號并傳輸至控制器模塊；所述電流信號采集傳感器用于采集三相交流電的電流信號；所述控制器模塊用于對三相交流電的電壓信號以及電流信號進行坐標變化，并進行基于優化參數及注入阻尼的空間矢量脈寬調制算法控制；所述整流橋功率開關管根據所述控制器模塊控制將三相交流電整流成直流電；所述用于直流電源提供直流電源；

步驟1：通過電壓信號采集傳感器采集三相電壓，通過電流信號采集傳感器采集三相電流，根據坐標變換計算坐標軸電壓以及電流；

步驟2：根據坐標軸電壓以及電流構建具有耗散的端口受控哈密頓數學模型；

步驟3：控制器模塊根據d軸開關函數以及q軸開關函數通過變換得到電壓控制信號，根據空間矢量脈寬調制算法對所述整流橋功率開關管進行控制，將所述交流電源模塊輸出的交流電整流為直流電；

步驟1中所述通過電壓信號采集傳感器采集三相電壓為A相電壓u_a，B相電壓u_b，C相電壓u_c；

步驟1中所述通過電流信號采集傳感器采集三相電流為A相電流i_a，B相電流i_b，C相電流i_c；

步驟1中所述根據坐標變換計算坐標軸電壓以及電流：

A相電壓u_a，B相電壓u_b，C相電壓u_c通過dq坐標變換轉換為d軸電壓u_d，q軸電壓u_q；

A相電流i_a，B相電流i_b，C相電流i_c通過dq坐標變換轉換為d軸電流i_d，q軸電流i_q；

步驟2中所述具有耗散的端口受控哈密頓數學模型為：

其中，J＝-J^T表示系統內部互聯矩陣，R^*＝R^T≥0表示系統的耗散，各矩陣表達式為

x₁＝Li_d、x₂＝Li_q、x₃＝Cu_dc

其中，L為網側等效電感，R為電感、電壓源和開關器件的等效電阻之和，C為所述直流電源電容，u_dc為所述直流電源電壓，i_d為d軸電流，i_q為q軸電流，u_d為d軸電壓，u_q為q軸電壓，R_L為等效負載，ω為交流電源變換角速度，S_d為d軸開關函數，S_q為q軸開關函數；

d軸開關函數以及q軸開關函數為：

其中，S_d為d軸開關函數，S_q為q軸開關函數；α為第一優化參數；β為第二優化參數；γ為第三優化參數；r_a1為第一注入阻尼；r_a2為第二注入阻尼；r_a3為第三注入阻尼；R為電感、電壓源和開關器件的等效電阻之和，C為所述直流電源電容，u_dc為所述直流電源電壓，u_dcr為期望直流電源電壓，i_d為d軸電流，i_q為q軸電流，u_d為d軸電壓，u_q為q軸電壓，R_L為等效負載；ω為交流電源變換角速度；I_m為穩定運行時交流相電流的幅值，U_m相電壓幅值；

步驟3中所述電壓控制信號為u_α、u_β，S_d為d軸開關函數，S_q為q軸開關函數通過下式計算得u_d、u_q并通過坐標轉換為u_α、u_β；

控制器模塊接收到S_d、S_q信號后經過轉化生成u_α、u_β信號，然后根據u_α、u_β信號通過空間矢量脈寬調制生成IGBT控制脈沖信號，并傳遞給功率開關管可控整流橋；

功率開關管可控整流橋根據接收的IGBT控制脈沖信號控制通斷，以達到將交流電源模塊輸送來的交流電轉化為期望值的直流電，并將整流后的直流電傳遞給直流電源。