[發(fā)明專利]柔性直流牽引供電系統(tǒng)雙向變流器的雙環(huán)自抗擾控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211392203.0
• 申請日: 2022-11-08
• 公開（公告）號: CN115425674B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李笑倩;陸超;李子明;魏應(yīng)冬
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02M7/797;B60M3/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

1.一種柔性直流牽引供電系統(tǒng)雙向變流器的雙環(huán)自抗擾控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取柔性直流牽引供電系統(tǒng)的雙向變流器的控制策略；

基于所述控制策略確定雙向變流器對應(yīng)的工作模式以得到外環(huán)控制信號；以及，

獲取雙向變流器的變壓器高壓側(cè)的三相電壓以及低壓側(cè)的交流電壓和交流電流，基于鎖相后的三相電壓和變換后的交流電壓和交流電流，通過直流電壓控制指令和無功功率控制指令得到雙向變流器的總電流參考值，基于所述總電流參考值得到內(nèi)環(huán)電流控制信號；

基于所述外環(huán)控制信號和所述內(nèi)環(huán)電流控制信號，通過載波移相調(diào)制獲得開關(guān)器件的控制信號；

所述雙向變流器的運(yùn)行范圍是二維多邊形，所述二維多邊形的邊界約束，包括電壓約束和功率約束；

所述控制策略，包括外環(huán)控制策略和內(nèi)環(huán)電流控制策略，所述外環(huán)控制策略，包括定電壓控制模式和定功率控制模式；

當(dāng)達(dá)到電壓邊界時，雙向變流器工作在定電壓控制模式；當(dāng)達(dá)到功率邊界時，雙向變流器工作在定功率控制模式；

所述外環(huán)控制策略的直流電壓控制和所述內(nèi)環(huán)電流控制策略利用一階線性自抗擾控制器進(jìn)行控制；其中，所述一階線性自抗擾控制器，包含兩個輸入信號，分別是參考值r和反饋量y，還包含一個輸出信號u；

并通過觀測器估計系統(tǒng)的總擾動；

所述觀測器的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

(1)

總擾動補(bǔ)償量補(bǔ)償?shù)奖壤`差反饋控制環(huán)中，經(jīng)過控制量增益后得到一階線性自抗擾的控制律為：

(2)

對于外環(huán)直流電壓控制，r = U_dcref，y = U_dc，對于內(nèi)環(huán)d軸電流控制r = I_dref/n，，對于內(nèi)環(huán)q軸電流控制r = I_qref/n，；

前饋電流的計算方法為：

(3)

對于功率控制，根據(jù)變壓器高壓側(cè)的電氣量計算瞬時功率后并進(jìn)行低通濾波，功率控制的有功功率參考值即為功率約束的最大功率P_max，無功功率的參考值仍然為0，則瞬時功率的計算公式為：

(4)

其中η為時變流器的變換效率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述雙向變流器，包括功率變換模塊和過流旁路模塊；所述方法，還包括：所述雙向變流器的變壓器高壓側(cè)與外電源相連，當(dāng)所述雙向變流器的直流側(cè)發(fā)生故障時，閉鎖功率變換模塊并導(dǎo)通由晶閘管構(gòu)成的過流旁路模塊。