[发明专利]一种基于离散Lyapunov函数的单相PWM整流器的调制方法

权利要求书

1.一种基于离散Lyapunov函数的单相PWM整流器的调制方法，其特征在于，根据变换器的离散数学模型，定义基于被控量与参考量误差项的离散Lyapunov函数，由Lyapunov稳定性第二定理得到控制律，通过PWM调制输出开关信号；具体包括：(1)采样得到电网电压e、输入电流i、直流侧电容C两端电压Vdc；(2)电压外环采用PI控制，得到参考电流i*；(3)定义离散Lyapunov函数，得出整流器交流侧的控制律；(4)经过PWM调制单元输出开关信号S(k)并作用开关管。

2.根据权利要求1所述的一种基于离散Lyapunov函数的单相PWM整流器的调制方法，其特征在于：在步骤(1)中，利用锁相电路得到电网电压的过零点，DSP根据电网电压的过零点实时计算电网周期，并以此更改控制周期，同时根据电网电压的过零点计算电网电压值e，用电流霍尔传感器采样输入电流值i、采用分压法采样整流模块直流侧电容C两端的直流电压值Vdc。

3.根据权利要求1所述的一种基于离散Lyapunov函数的单相PWM整流器的调制方法，其特征在于：在步骤(2)中，将采样得到的直流侧输出电压Vdc与指令直流电压Vdc_ref的差通过PI调节，PI调节器输出得到参考电流的幅值,参考电流幅值与电网电压相位信息相乘得到参考电流i*。

4.根据权利要求1所述的一种基于离散Lyapunov函数的单相PWM整流器的调制方法，其特征在于：在步骤(3)中，根据lyapunov稳定性第二定理，定义离散Lyapunov函数为据此得到在k+1时刻整流器交流侧的控制律为α的选取参考区间为α∈[0.1,0.75]；步骤(4)中经过PWM调制单元输出开关信号S(k)并作用开关管。

5.根据权利要求4所述的一种基于离散Lyapunov函数的单相PWM整流器的调制方法，其特征在于：步骤(3)中，

令，e为单相交流电压；Ls、R分别为交流侧电感及其等效电阻；Vr为整流器交流侧电压；i为整流器交流侧电流；C为直流侧电容；Vdc为直流侧输出电压；R_L为纯阻性负载；

单相PWM整流器交流测的数学模型可以表述为：

Lsdidt=e-Ri-Vr---(1)]]>

设采样频率为T，将(1)式改写为离散形式：

i(k+1)=(1-RTLs)i(k)+TLs[e(k)-Vr(k+1)]---(2)]]>

i(k)表示k采样时刻电流的采样值；e(k)表示k采样时刻交流电压的采样值；i(k+1)表示在k采样时刻预测的k+1时刻电流；Vr(k+1)表示k+1采样时刻整流器交流侧的电压；

定义变量x(k)为k采样时刻电流采样值i(k)与参考值i^*(k)的误差如下：

x(k)＝i(k)-i^*(k)(3)

根据Lyapunov稳定性第二定理，并基于单相PWM整流器电流采样值与电流参考值的误差值定义离散Lyapunov函数L(x(k))如下：

L(x(k))=12x2(k)---(4)]]> 1

k采样时刻和k+1采样时刻系统的Lyapunov函数分别为：

L(x(k))=12[i(k)-i*(k)]2L(x(k+1))=12[i(k+1)-i*(k+1)]2---(5)]]>

相邻时刻的Lyapunov函数的增量ΔL(x(k))为：

ΔL(x(k))=L(k+1)-L(k)=12[i(k+1)-i*(k+1)]2-12[i(k)-i*(k)]2---(6)]]>

为了保证系统的稳定性，根据Lyapunov稳定性第二定理，为了保证ΔL(x(k))<＝0令：

i(k+1)-i^*(k+1)＝α[i(k)-i^*(k)](7)；

综合式(2)和式(7)可以得到k+1采样时刻整流器交流侧的控制律Vr(k+1)如下：

Vr(k+1)=e(k+1)+(LsT-R)i(k)-LsTi*(k+1)-αLsT[i(k)-i*(k)]---(8).]]> 2