[发明专利]基于改进型广义内模控制的单相PWM整流器控制方法

权利要求书

1.基于改进型广义内模控制的单相PWM整流器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据单相PWM整流器在dq坐标系下的电路方程建立电流内环的状态方程；

S2、设定目标性能指标函数，并根据状态方程求解Riccati方程，得到最优控制器参数；

S3、将最优控制器作为广义内模控制中的标称控制器，并根据状态方程得到标称系统的传递函数；

S4、对标称控制器和标称系统的传递函数进行左互质分解，得到左互质分解因子；

S5、根据左互质分解因子及系统截止频率设计两个鲁棒控制器Q₁和Q₂；

S6、将两个鲁棒控制器Q₁和Q₂代入仿真系统进行检验，判断其性能是否满足系统参数摄动时的鲁棒性要求，若是则进入步骤S7，否则返回步骤S2；

S7、采用两个鲁棒控制器Q₁和Q₂对单相PWM整流器进行控制。

2.根据权利要求1所述的单相PWM整流器控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

建立单相PWM整流器在dq坐标系下的电路方程为：

式中I_d、I_q分别为网侧电流在dq坐标系下的分量，U_d、U_q分别为整流桥输入电压在dq坐标系下的分量，U_sd、U_sq分别为网侧输入电压在dq坐标系下的分量，R为网侧电阻，L为网侧电感，ω为电网电压频率；

定义系统的状态变量x、输出变量y以及控制输入u如下：

式中U_sd＝U_s，U_sq＝0，U_s为网测输入电压幅值，v_d、v_q均为控制输入u中的元素，则得到电流内环的状态方程为：

式中表示状态变量x的一阶导数，则系统参数矩阵为：

3.根据权利要求2所述的单相PWM整流器控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

设参考向量控制误差e(t)＝r-y，其中为电流参考指令，则定义目标性能指标函数及相应的Riccati方程为：

式中J为目标性能指标函数，Q₀、R₀为权系数矩阵，为待求解反馈矩阵，上标T表示矩阵的转置；

选择权系数矩阵并代入状态方程的系统参数矩阵A、B、C，求解Riccati方程得到反馈矩阵的解为：

舍去非正定结果P₂，取则反馈矩阵中的参数即为最优控制器参数。

4.根据权利要求3所述的单相PWM整流器控制方法，其特征在于，所述步骤S3中标称系统的传递函数公式为：

G＝C(sI-A)^-1B+D (7)

式中G为标称系统的传递函数，A、B、C、D为系统参数矩阵，I为单位矩阵，s为拉普拉斯算子。

5.根据权利要求4所述的单相PWM整流器控制方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：

对标称控制器和标称系统的传递函数进行左互质分解：

其中K₀为标称性能控制器函数，P₀为被控对象标称模型函数，P为被控对象实际模型函数，G为标称系统的传递函数，分别为K₀的左互质分解因子，分别为P₀的左互质分解因子。

6.根据权利要求5所述的单相PWM整流器控制方法，其特征在于，所述步骤S5具体为：

令得到鲁棒控制器为：

其中N为P₀的右互质分解因子，参数τ与n根据系统的低频截止频率和高频截至频率计算得到；

令Q₁＝R₁·Q，其中R₁和R₂分别为鲁棒控制器Q₁和Q₂的控制系数，且低频段R₁≈1,R₂≈0，高频段R₁≈0,R₂≈1，完成两个鲁棒控制器Q₁和Q₂的设计。