[發(fā)明專利]一種基于擴張狀態(tài)觀測器滑模控制的高鐵低頻振蕩抑制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910278579.0
• 申請日: 2019-04-09
• 公開（公告）號: CN109889061A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設計）人: 劉志剛;劉爽
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02M7/12
• 分類號: H02M7/12;H02J3/00
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 劉凱

1.一種基于擴張狀態(tài)觀測器滑模控制的高鐵低頻振蕩抑制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟A：定義網側電流正交量，構建d-q旋轉坐標系下動車組網側整流器的狀態(tài)空間模型；

步驟B：將負載變化視為擾動，對上述狀態(tài)空間模型建立擴張狀態(tài)觀測器，得到負載功率的估計值；

步驟C：結合控制目標，選取控制系統(tǒng)的輸出，建立基于外環(huán)電壓控制的兩個滑模面，結合步驟B得到的負載功率估計值，得到網側電流無功分量的參考值，完成滑模面表達式的求取；

步驟D：對上述兩個滑模面選取滑模控制趨近率，將步驟C建立的兩個滑模面代入滑模控制趨近率，將得到的結果代入d-q旋轉坐標系下動車組網側整流器的狀態(tài)空間模型，得到開關函數(shù)，將該開關函數(shù)與直流側電壓相乘，得到控制電壓；

步驟E：將步驟D中得到的控制電壓經過坐標變換得到α-β坐標系分量，再通過正弦脈寬調制輸出控制脈沖。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于擴張狀態(tài)觀測器滑模控制的高鐵低頻振蕩抑制方法，其特征在于，所述步驟A的具體過程如下：

針對單相兩電平拓撲結構，將交流側電流i_n表示為i_α，交流側電動勢e_n表示為u_α，構建與i_α、u_α正交的虛擬量i_β、u_β，根據(jù)坐標變換遵循的等功率變換原則，得到

u_αi_α+u_βi_β＝U_dci_dc

式中，U_dc為直流側穩(wěn)定電壓，i_dc為直流側穩(wěn)定負載電流；

定義u_α＝S_αU_dc，u_α是u_ab在α軸上的分量，u_β＝S_βU_dc，u_β是u_ab在β軸上的分量，u_ab為整流橋端口電壓，S_α、S_β是α-β坐標系下的理想開關函數(shù)；得到i_dc的表達式：

式中，u_dc為直流側負載電壓；

結合交流側的KVL方程，將交流量、虛擬正交量表示在同一方程組中，得到

式中，L和R分別為車載變壓器等效到次邊的漏電感和漏電阻，C為直流側支撐電容；e_α即交流側電動勢e_n，e_β為e_n順時針旋轉90度后得到的與e_n正交的電壓矢量，i_l為負載電流；進行兩相靜止坐標系到兩相旋轉坐標系的坐標變換，得到d-q旋轉坐標系下動車組網側整流器的數(shù)學模型：

式中，e_d、e_q分別為網側電動勢與虛擬正交分量分別在旋轉坐標系中d軸與q軸的分量；i_d、i_q分別為網側電動勢與虛擬正交分量分別在旋轉坐標系中d、q分量；根據(jù)定義，d軸分量表示有功分量，q軸分量表示無功分量，S_dU_dc、S_qU_dc則是u_ab相應的分量，表示成狀態(tài)空間模型的矩陣形式：

得到動車組網側整流器在兩相旋轉坐標系下矩陣形式的數(shù)學模型。