[發明專利]電網畸變工況下高頻鏈矩陣變換器非線性控制方法及系統

有效

• 申請號: 202110308842.3
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113612398B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 張承慧;宋金秋;段彬;付程;李祥杰;萬東祥
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M1/088;H02J3/01;H02J3/26;H02J3/38;H02J3/28
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 祖之強

1.一種電網畸變工況下高頻鏈矩陣變換器非線性控制方法，其特征在于：包括以下過程：

獲取高頻鏈矩陣變換器的參量數據；

根據獲取的參量數據，得到輸出功率參考值、無功功率直流分量的參考值、電網電壓及其滯后信號在α軸和β軸上的分量，進而得到兩相靜止坐標系下含有不平衡分量的電網電流參考值；

根據電網電流參考值和α軸和β軸非線性反步控制器，得到橋臂輸入電流，根據橋臂輸入電流得到調制比和輸入電流矢量角度；

根據調制比和輸入電流矢量角度，結合雙極性電流空間矢量調制，生成驅動高頻鏈矩陣變換器的雙向開關的脈沖控制信號；

高頻鏈矩陣變換器在兩相靜止坐標系下的網側數學模型：

式中，e_α、e_β、i_α、i_β表示兩相靜止坐標系下的電網電壓和電流，v_α、v_β表示兩相靜止坐標系下橋臂中點電壓，i_αt、i_βt表示兩相靜止坐標系下橋臂輸入電流，R表示線路阻抗，表示網側的擾動量；

α軸反步控制器設計：

α軸反步控制器的控制目標是使i_α快速無靜差地跟蹤網側電流參考值

為設計α軸反步控制器，定義網側電流和橋臂中點電壓誤差量如下：

對式(21)求導并結合式(1)可得：

對于α軸控制系統，選取Lyapunov函數為：

對式(23)求導并結合式(1)、(21)和(22)可得：

式中，滿足條件/ρ₁、ρ₂均為正實數，表明網側擾動量是有界的；

為保證所設計的α軸跟蹤系統是穩定的，則必須是負定的，即/故α軸的反步控制器可構建為：

式中，sgn(·)是符號函數，參數K₁、K₂是正實數，表示α軸反步控制器的增益；參數η₁、η₂是正實數，表示不確定性擾動參數，η₁ρ₁且η₂ρ₂；

將上述構建的控制器式(25)代入式(24)，得到：

式中，K_α＝min{2K₁,2K₂}，當ρ₁η₁且ρ₂η₂時，α軸控制系統漸近穩定；

β軸反步控制器設計：

β軸反步控制器的控制目標是使i_β快速無靜差地跟蹤電流參考值

為設計β軸反步控制器，定義網側電流和橋臂中點電壓誤差量如下：

對式(27)求導并結合式(2)可得：

對于β軸控制系統，選取Lyapunov函數為：

對式(29)求導并結合式(2)、(21)和(22)可得：

式中，滿足條件/ρ₃、ρ₄均為正實數，表明網側擾動量是有界的；

為保證所設計的β軸跟蹤系統是穩定的，則必須是負定的，即/β軸的反步控制器可設計為：

式中，sgn(·)是符號函數，參數K₃、K₄是正實數，表示β軸反步控制器的增益；參數η₃、η₄是正實數，表示不確定性擾動參數，η₃ρ₃且η₄ρ₄；

將上述設計的控制器式(31)代入式(30)，得到：

式中，K_β＝min{2K₃,2K₄}，當ρ₃η₃且ρ₄η₄時，β軸控制漸近系統穩定；

選取HFLMC閉環系統Lyapunov函數為：

V＝V₁+V₂ (33)

對式(33)求導，并結合式(26)和(32)可得：

式中，K＝min{K_α,K_β}，當ρ_iη_i,i＝1,2,3,4時，系統漸近穩定；

根據α軸和β軸反步控制器式(23)和式(29)中的i_αt和i_βt，可推導出調制比m和輸入電流矢量角度θ表達式：

式中，atan2(x,y)表示原點至點(x,y)的方位角，取值范圍為(-π,π]；

其中，分別為兩相靜止坐標系下的電網電流參考值。