【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于電力電子變換器控制，具體涉及一種基于模型參考自適應(yīng)的pwm變換器無(wú)傳感器控制方法。
技術(shù)介紹
1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的逐漸發(fā)展，對(duì)電力電子變流器的需求量逐漸增加，pwm變換器具有雙向功率流動(dòng)、高質(zhì)量的輸出直流電壓和低諧波失真的輸入電流等諸多特有優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于有源電力濾波器、statcom等各類工業(yè)場(chǎng)合。帶有濾波電感的pwm變換器是當(dāng)前pwm變換器最常見的形式，但是由于電網(wǎng)阻抗和前級(jí)變壓器電感值通常是未知的，網(wǎng)側(cè)參數(shù)變化會(huì)引起使得控制算法輸出精度降低，嚴(yán)重時(shí)甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，所以對(duì)網(wǎng)側(cè)電感參數(shù)值進(jìn)行估計(jì)具有重要的研究意義。
2、由于許多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)點(diǎn)，無(wú)傳感器控制已經(jīng)被大量學(xué)者進(jìn)行了研究。一方面，由于傳感信號(hào)會(huì)受到噪聲的影響導(dǎo)致信號(hào)不準(zhǔn)確；另一方面，高精度傳感器的大量使用會(huì)使系統(tǒng)造價(jià)上升且裝置體積增大。因此，通過(guò)控制算法來(lái)減少傳感器的數(shù)量是較為理想的方案。傳統(tǒng)的無(wú)傳感器控制常常應(yīng)用于交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域，在電力電子領(lǐng)域應(yīng)用中研究較少。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)無(wú)傳感器控制的研究主要有狀態(tài)觀測(cè)器法、滑模變結(jié)構(gòu)法、卡爾曼濾波器法和模型參考自適應(yīng)法。其中，狀態(tài)觀測(cè)器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電機(jī)控制中作為無(wú)傳感器控制的電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)估計(jì)，在狀態(tài)方程的基礎(chǔ)上通過(guò)極點(diǎn)配置的方法設(shè)計(jì)反饋矩陣，結(jié)合lyapunov穩(wěn)定性理論設(shè)計(jì)自適應(yīng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)達(dá)到轉(zhuǎn)速估計(jì)和磁鏈觀測(cè)的效果，但是觀測(cè)器帶寬限制會(huì)帶來(lái)滯后現(xiàn)象。滑模變結(jié)構(gòu)法采用估計(jì)偏差來(lái)確定滑模控制機(jī)構(gòu)，并使控制系統(tǒng)的狀態(tài)最終穩(wěn)定在設(shè)計(jì)好的滑模平面上。滑模控制具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和魯棒性，但是
3、通常情況下，網(wǎng)側(cè)電感和降壓變壓器漏感是參數(shù)未知或者不準(zhǔn)確的，而用pwm變換器的常規(guī)控制方法基本上需要三種傳感器來(lái)完成，包括輸入交流電壓，輸入交流電流和輸出直流側(cè)電壓。當(dāng)網(wǎng)側(cè)電感參數(shù)獲取不準(zhǔn)確時(shí)，控制精度會(huì)受到嚴(yán)重影響。然而上述所提無(wú)傳感器控制常常應(yīng)用于交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域，在電力電子領(lǐng)域應(yīng)用中研究較少。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述存在的問(wèn)題，本專利技術(shù)提出：一種基于模型參考自適應(yīng)的pwm變換器無(wú)傳感器控制方法，在pwm變換器的傳統(tǒng)模型預(yù)測(cè)控制中加入電感參數(shù)預(yù)測(cè)控制，即使網(wǎng)側(cè)輸入電感的值不精確或者受到參數(shù)影響而波動(dòng)，也可以得到準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)電感，進(jìn)而得到準(zhǔn)確的直流側(cè)電壓，來(lái)保證后級(jí)的輸出效果，從而使其對(duì)電網(wǎng)變化以及轉(zhuǎn)換器側(cè)電感器參數(shù)不確定性具有魯棒性，同時(shí)可以減少所需的網(wǎng)側(cè)電壓傳感器。
2、本專利技術(shù)是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的：一種基于模型參考自適應(yīng)的pwm變換器無(wú)傳感器控制方法，包括以下步驟：
3、步驟1：采樣得到pwm變換器第kt時(shí)刻的輸入電流為is(k)，并采用在上一時(shí)刻中確定的第kt時(shí)刻的pwm變換器電壓vpwm(k)和vs(k)；
4、步驟2：計(jì)算出不同開關(guān)狀態(tài)下七個(gè)可能的第(k+1)t時(shí)刻輸入電流is(k+1)；
5、步驟3：根據(jù)k時(shí)刻交流線電流is(k)，可以反推出線電壓vs(k)
6、步驟4：采用七個(gè)可能的輸入電流預(yù)測(cè)下一時(shí)刻輸入有功和無(wú)功功率pin(k+1)和qin(k+1)；
7、步驟5：依據(jù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能的代價(jià)函數(shù)g，選擇g取最小值時(shí)所對(duì)應(yīng)的開關(guān)組合，下一時(shí)刻作用于pwm變換器。
8、本專利技術(shù)所述基于模型參考自適應(yīng)的pwm變換器無(wú)傳感器控制方法，先根據(jù)控制變量參考值和控制變量輸出預(yù)測(cè)值來(lái)構(gòu)建代價(jià)函數(shù)，通過(guò)有限控制集來(lái)選擇最優(yōu)的輸出電平，根據(jù)采樣的值不斷進(jìn)行滾動(dòng)優(yōu)化來(lái)接近指令值，通過(guò)一個(gè)包含控制變量誤差的成本函數(shù)，根據(jù)排序最小值，來(lái)選擇下一采樣周期的最佳電壓矢量作為控制動(dòng)作。
9、進(jìn)一步地，所述步驟2中，k+1時(shí)刻網(wǎng)側(cè)電流is(k+1)的計(jì)算過(guò)程如下：
10、步驟2.1：計(jì)算網(wǎng)側(cè)電壓電流矢量表達(dá)式：
11、vs＝2/3(vsa+αvsb+α2vsc)
12、is＝2/3(isa+αisb+α2isc)
13、其中，α＝ej2π/3，vsa、vsb和vsc分別為三相網(wǎng)側(cè)相電壓，isa、isb和isc分別為三相網(wǎng)側(cè)相電流，ls為網(wǎng)側(cè)濾波電感，rs為等效電阻和功率開關(guān)管損耗等效電阻之和，c為直流側(cè)濾波電容。
14、步驟2.2：計(jì)算pwm變換器電壓矢量的計(jì)算過(guò)程如下：
15、vafe＝2/3(s1+αs2+α2s3)vdc
16、其中s1，s2，s3分別為pwm變換器上管的開關(guān)狀態(tài)，1表示閉合，0表示打開。根據(jù)kvl可以得到下式在靜止坐標(biāo)系αβ下成立,其中l(wèi)s和rs分別為網(wǎng)側(cè)電感和等效電阻，vdc為直流側(cè)電壓。
17、步驟2.3：采用前向歐拉公式將網(wǎng)側(cè)電流離散化后的表達(dá)式如下：
18、
19、其中，ts為控制系統(tǒng)的采樣周期。
20、進(jìn)一步地，所述步驟3中，線電壓vs(k)計(jì)算過(guò)程如下：
21、步驟3.1：根據(jù)三相電路瞬時(shí)功率理論，預(yù)測(cè)得到的下一時(shí)刻瞬時(shí)有功功率和無(wú)功功率pin(k+1)和qin(k+1)在αβ坐標(biāo)系下表示為：
22、
23、其中，為is(k+1)的共軛電流。另外由于采樣頻率遠(yuǎn)高于基波頻率，可以將兩次采樣的電壓近似相等，即vs(k+1)≈vs(k)。
24、步驟3.2：通過(guò)k+1時(shí)刻有功功率和無(wú)功功率的預(yù)測(cè)值pin(k+1)和qin(k+1)，與測(cè)量得到的k時(shí)刻交流線電流is(k)，可以反推出線電壓vs(k)如下式:
25、
26、進(jìn)一步地，所述步驟4中，代價(jià)函數(shù)g的具體表達(dá)式為：
27、
28、其中，p*in為有功功率指令，q*in為無(wú)功功率指令。
29、進(jìn)一步地，所述步驟2中，估計(jì)的電感值可以通過(guò)下面的模型參考自適應(yīng)控制方法得到：
30、其中估計(jì)的電流可以表示為：
31、
32、其中帶“^”表示為估計(jì)值，且u＝vs-vpwm，則可以得到誤差表達(dá)式為：
33、
34、可以推導(dǎo)得到：
35、
36、進(jìn)一步地，所述步驟2中，選擇李雅普諾夫函數(shù)為：
37、
38、則
39、
40本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于模型參考自適應(yīng)的PWM變換器無(wú)傳感器控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的基于模型參考自適應(yīng)的PWM變換器無(wú)傳感器控制方法，其特征在于，所述步驟2中，k+1時(shí)刻網(wǎng)側(cè)電流is(k+1)的計(jì)算過(guò)程如下：
3.如權(quán)利要求1所述的基于模型參考自適應(yīng)的PWM變換器無(wú)傳感器控制方法，其特征在于，所述步驟3中，線電壓vs(k)計(jì)算過(guò)程如下：
4.如權(quán)利要求1所述的基于模型參考自適應(yīng)的PWM變換器無(wú)傳感器控制方法，其特征在于，所述步驟4中，代價(jià)函數(shù)g的具體表達(dá)式為：
5.如權(quán)利要求1所述的基于模型參考自適應(yīng)的PWM變換器無(wú)傳感器控制方法，其特征在于，所述步驟2中，估計(jì)的電感值通過(guò)下面的模型參考自適應(yīng)控制方法得到：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于模型參考自適應(yīng)的pwm變換器無(wú)傳感器控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的基于模型參考自適應(yīng)的pwm變換器無(wú)傳感器控制方法，其特征在于，所述步驟2中，k+1時(shí)刻網(wǎng)側(cè)電流is(k+1)的計(jì)算過(guò)程如下：
3.如權(quán)利要求1所述的基于模型參考自適應(yīng)的pwm變換器無(wú)傳感器控制方法，其特征在于，所...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：韓蓉，丁紅旗，黃火林，代建勛，劉艷紅，楊丁雨，毛欣欣，張佳玉，王鑫陽(yáng)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：大連理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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