[發明專利]基于占空比單相PWM整流器的觀測器精度提高方法

有效

• 申請號: 201910631405.8
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110380630B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 王順亮;劉小林;劉天琪;馬俊鵬
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217
• 代理公司: 成都禾創知家知識產權代理有限公司 51284
• 代理人: 裴娟

本發明公開了一種基于占空比單相PWM整流器的觀測器精度提高方法，包括：基于占空比單相PWM整流器的狀態觀測器對整流器系統的輸入和輸出進行采樣；對狀態觀測器的輸入信號進行校正，使得校正后的輸入值最接近于下半個采樣周期的輸入變量的平均值；將整流器系統的輸出信號和校正后的輸入信號輸入狀態觀測器中。本發明方法在不同的調制方式下，僅通過簡單輸入信號補償，計算簡單，不改變原系統觀測器的結構，實現狀態觀測器的高計算精度運行。

技術領域

本發明屬于變流器控制領域，特別是一種基于占空比單相PWM整流器的觀測器精度提高方法。

背景技術

功率半導體開關器件技術的進步，促進了電力電子變流裝置技術的迅速發展。隨著研究得深入，PWM整流技術的相關應用研究也得到發展，如有源電流濾波、超導儲能、電氣傳動、高壓直流輸電、統一潮流控制器。PWM變流器因為可以任意功率因數運行，能量可以雙向流動，控制簡單，總諧波失真小，因而真正實現了“綠色電能變換”，因此，對PWM整流器進行控制研究具有非常重要的現實意義，符合建設資源節約型社會發展的需要。

在PWM換流器的應用領域中，系統的性能通常很大程度上取決于PWM換流器的工作狀態。變流器通常采用電流內環電壓外環的方式控制電壓電流，控制回路需要獲取兩側電壓電流傳感器信息。因此，傳感器故障導致的錯誤或嚴重的誤差測量會影響PWM換流器的性能，從而導致系統不正常運行。為了避免該情況產生，應進行傳感器故障檢測，隔離策略和控制的重新配置，所以，觀測器的使用是必不可少的。

目前，針對變流器的觀測器模型主要由開關模型和占空比模型，對于開關模型，存在開關狀態為1、0、-1三種開關狀態，但是在開關狀態為0的時候，此時的PWM換流器的狀態是不可觀測的，所以針對開關模型的觀測器僅能運行在雙極性調制的情況，也就是開關狀態僅包含-1和1的情況。但是單極性或單極倍頻調制相對雙極性調制諧波特性更好，開關損耗也低，因此有學者提出了基于占空比模型的狀態觀測器，使得所有的調制方式都能完美運行，但占空比模型是一種低頻模型，使得基于占空比模型的觀測器存在計算結果誤差。當采用占空比模型時，如何在發揮該模型的良好兼容性的同時，降低觀測器的觀測誤差，對于傳感器故障的正確判斷具有重要的意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于占空比單相PWM整流器的觀測器精度提高方法，提高狀態觀測器的計算精度，同時發揮占空比模型的優良兼容性優勢，實現低頻采樣而獲得高精度計算結果。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種基于占空比單相PWM整流器的觀測器精度提高方法，包括以下步驟：

步驟1：基于占空比單相PWM整流器的狀態觀測器對整流器系統的輸入和輸出進行采樣；

步驟2：對狀態觀測器的輸入信號u_(k)進行校正，使得校正后的輸入值最接近于下半個采樣周期的輸入變量的平均值；

對于單極倍頻對稱采樣、單極倍頻非對稱采樣、單極性對稱采樣，校正公式為：

對于單極性非對稱采樣，校正公式為：

其中u_(x)、m_ref(x)、w_tri(x)分別代表x時刻的網側電壓輸入值、觀測器的輸入校正值、調制波參考值和三角載波數值，x＝k或x＝k-1；T代表單位采樣間隔周期；

步驟3：將整流器系統的輸出信號和校正后的輸入信號輸入狀態觀測器中。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：在不同的調制方式下，僅通過簡單輸入信號補償，計算簡單，不改變原系統觀測器的結構，實現狀態觀測器的高計算精度運行。

附圖說明