[发明专利]一种三相PWM整流器直接功率控制方法

说明书

本发明公开了一种三相PWM整流器直接功率控制方法，根据三相PWM整流器网侧的三相电流和三相电压，计算三相PWM整流器的瞬时有功功率和瞬时无功功率，构建三相PWM整流器的平均状态空间模型，在三相PWM整流器的平均状态空间模型中引入解耦控制信号，计及系统中的不确定项，设计无功功率的神经网络自适应Backstepping控制器和直流输出电压的神经网络自适应Backstepping控制器，将相关参数输入无功功率的神经网络自适应Backstepping控制器和直流输出电压的神经网络自适应Backstepping控制器得到对应的输出控制率，对输出控制率进行耦合变换，根据SVPWM模型得到三相PWM整流器的开关控制信号；本发明提供的控制方法计算量小、参数调节简单，鲁棒性好。

技术领域

本发明涉及一种三相PWM整流器直接功率控制方法，属于电力电子技术领域。

背景技术

三相PWM整流器广泛应用于传统工业及新兴行业，比如智能微网。一般，在风力发电中，PWM整流器在进行发电机转速调节的同时实现AC/DC电能变换。另一个重要的应用领域是作为电动汽车与电网的接口电路，电动汽车作为储能装置可以从电网吸收电能，同时也可以领用V2G技术向电网馈送电能。此外，PWM整流器还广泛应用于静止无功补偿器(SVG)、有源滤波器(APF)、以及统一潮流控制器(UPFC) 等。

PWM整流器的控制分为两大类，其中一种是基于电压定向控制(VOC)，在VOC 中，交流侧电流在d-q坐标系中分解为有功及无功分量，通常q轴电流给定设为零从而实现单位功率因数控制，然而由于电流控制器(滞环、比例积分(PI)、比例谐振(PR)) 对参数变化及外部扰动敏感而影响VOC的控制性能。由于磁饱和及开关器件的存在使得三相PWM整流器的动态过程存在非线性及无法预料的外部扰动。近年来，滑模控制广泛应用于高度非线性及不确定性的电力电子电路中，然而，控制器的中间变量可能会引起系统振荡，特别当系统开关频率有限的情况下。另一种为基于瞬时有功及无功功率理论的直接功率控制，由于有功功率和无功功率直接作为控制变量，没有电流环，控制系统具有更好的动态性能。查表法根据功率预测值和开关表选择下一周期的开关状态，模型预测控制依据一个最小化评价函数选择电压矢量从而决定开关状态，系统结构简单，动态响应快，但是输出功率波动大，而且开关频率不固定，除此以外，基于查表法的直接功率控制还需要快速精确的功率估测。基于S/SVPWM的直接功率控制在开关频率固定和控制精度方面更优越，现有的直接功率控制器大多采用PI控制而存在和VOC一样的缺陷。

Backstepping控制(BSC)技术由于其非线性迭代设计而受到关注，由每一迭代步骤中的李雅普诺夫函数组成了总的李雅普诺夫函数保证了整个系统及每个迭代步骤的稳定性。而现有的Backstepping控制器设计未考虑系统不确定项的影响，当系统参数变化和外部扰动发生时，系统的控制性能无法保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三相PWM整流器直接功率控制方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷或缺陷之一。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

本发明提供了一种三相PWM整流器直接功率控制方法，方法包括如下步骤：

根据三相PWM整流器网侧的三相电流和三相电压，计算三相PWM整流器的瞬时有功功率和瞬时无功功率，构建三相PWM整流器的平均状态空间模型；

在三相PWM整流器的平均状态空间模型中引入解耦控制信号，计及系统中的不确定项，设计无功功率的神经网络自适应Backstepping控制器和直流输出电压的神经网络自适应Backstepping控制器；系统中的不确定项包括直流输出电压模型中的不确定项和无功功率模型中的不确定项。