[發明專利]基于滑模控制的矩陣變換器輸出側電流跟蹤方法及系統

有效

• 申請號: 202010922995.2
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112187123B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 潘月斗;王陽陽
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/22;H02P27/16;H02M5/06
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種基于滑模控制的矩陣變換器輸出側電流跟蹤方法，其特征在于，所述基于滑模控制的矩陣變換器輸出側電流跟蹤方法包括：

根據待控制的矩陣變換器的輸出側的拓撲結構，對所述待控制的矩陣變換器的輸出側進行建模，得到所述待控制的矩陣變換器的輸出側狀態方程；

基于所述輸出側狀態方程，建立針對所述待控制的矩陣變換器的輸出側的電流誤差的滑模面和指數趨近率；

根據所建立的滑模面和指數趨近率，設計滑模控制律；

將建立的滑模控制律應用到所述待控制的矩陣變換器的控制系統中，實現對所述待控制的矩陣變換器的輸出側電流的跟蹤控制；

所述根據待控制的矩陣變換器的輸出側的拓撲結構，對所述待控制的矩陣變換器的輸出側進行建模，得到所述待控制的矩陣變換器的輸出側狀態方程，包括：

根據待控制的矩陣變換器的輸出側的拓撲結構，對所述待控制的矩陣變換器的輸出側進行建模，得到三相的輸出側數學模型，其表達式為：

其中，u_a、u_b、u_c分別表示所述待控制的矩陣變換器的輸出側a、b、c相的電壓，u_n表示三相負載中心的相電壓，i_a、i_b、i_c分別表示負載a、b、c三相的電流，R和L分別表示所述待控制的矩陣變換器的輸出側電阻和電感；

對所建立的三相的輸出側數學模型進行Park變換，得到dq坐標下的兩相的輸出側數學模型，其表達式為：

將得到的兩相的輸出側數學模型的表達式整理成系統狀態方程的一般形式，得到所述待控制的矩陣變換器的輸出側狀態方程，其表達式為：

其中，u_d表示d軸電壓，u_q表示q軸電壓，i_d表示d軸電流，i_q表示q軸電流，ω₀表示期望的輸出角頻率；

所述基于所述輸出側狀態方程，建立針對所述待控制的矩陣變換器的輸出側的電流誤差的滑模面和指數趨近率，包括：

建立滑模矩陣：

取其中，e_d＝i_d-i_dref、e_q＝i_q-i_qref，i_dref、i_qref為i_d、i_q對應的期望值，建立滑模面

即，

其中，c表示滑模面對應可調參數；

所述基于所述輸出側狀態方程，建立針對所述待控制的矩陣變換器的輸出側的電流誤差的滑模面和指數趨近率，還包括：

建立指數趨近率其中，δ、γ為可調參數；其中ε_d，ε_q，k_d，k_q分別表示s_d，s_q兩個滑模面對應的指數趨近率中的可調參數；

所述滑模控制律的表達式為：

2.一種基于滑模控制的矩陣變換器輸出側電流跟蹤系統，其特征在于，所述基于滑模控制的矩陣變換器輸出側電流跟蹤系統包括：

矩陣變換器輸出側建模模塊，用于根據待控制的矩陣變換器的輸出側的拓撲結構，對所述待控制的矩陣變換器的輸出側進行建模，得到所述待控制的矩陣變換器的輸出側狀態方程；

滑模面及指數趨近率建立模塊，用于基于所述輸出側狀態方程，建立針對所述待控制的矩陣變換器的輸出側的電流誤差的滑模面和指數趨近率；

滑模控制律設計模塊，用于根據所建立的滑模面和指數趨近率，設計滑模控制律；

輸出側電流跟蹤模塊，用于將建立的滑模控制律應用到所述待控制的矩陣變換器的控制系統中，實現對待控制的矩陣變換器的輸出側電流的跟蹤控制；

所述矩陣變換器輸出側建模模塊具體用于：

根據待控制的矩陣變換器的輸出側的拓撲結構，對所述待控制的矩陣變換器的輸出側進行建模，得到三相的輸出側數學模型，其表達式為：

其中，u_a、u_b、u_c分別表示所述待控制的矩陣變換器的輸出側a、b、c相的電壓，u_n表示三相負載中心的相電壓，i_a、i_b、i_c分別表示負載a、b、c三相的電流，R和L分別表示所述待控制的矩陣變換器的輸出側電阻和電感；

對所建立的三相的輸出側數學模型進行Park變換，得到dq坐標下的兩相的輸出側數學模型，其表達式為：

將得到的兩相的輸出側數學模型的表達式整理成系統狀態方程的一般形式，得到所述待控制的矩陣變換器的輸出側狀態方程，其表達式為：

其中，u_d表示d軸電壓，u_q表示q軸電壓，i_d表示d軸電流，i_q表示q軸電流，ω₀表示期望的輸出角頻率；

所述滑模面及指數趨近率建立模塊具體用于：

建立滑模矩陣：

取其中，e_d＝i_d-i_dref、e_q＝i_q-i_qref，i_dref、i_qref為i_d、i_q對應的期望值，建立滑模面

即，

其中，c表示滑模面對應可調參數；

所述滑模面及指數趨近率建立模塊還用于：

建立指數趨近率其中，δ、γ為可調參數；其中ε_d，ε_q，k_d，k_q分別表示s_d，s_q兩個滑模面對應的指數趨近率中的可調參數；

所述滑模控制律的表達式為：