[发明专利]基于非线性自抗扰控制的单相PWM整流器优化方法及系统

权利要求书

1.基于非线性自抗扰控制的单相PWM整流器优化方法，其特征是：

采用电压外环和电流内环双闭环控制，其中电压外环控制采用非线性自抗扰控制技术的方法，而电流内环控制采用单相DQ电流解耦控制的方法，包括如下步骤：

(1)根据基尔霍夫电压定律KVL，得出单相PWM整流器在旋转坐标系下的网侧交流电压的有功直流分量i_sd和输出直流电压u_dc的模型：

其中，U_sd网侧交流电压分量，R_L交流侧等效电阻，C直流滤波电容；

(2)采用单相DQ电流解耦控制方法进行电流内环控制，通过构造虚拟分量的方法得到网侧电压、电流的矢量形式，进而通过静止/旋转坐标变换得到单相PWM整流器在旋转坐标系下的模型；

(3)对电流内环解耦控制得到的输出量进行旋转/静止坐标变换，得到作为单相PWM整流器控制的正弦波，并且采用单极性调制的方式产生控制整流器开关管通断的PWM信号；

非线性自抗扰控制技术中采用非线性自抗扰控制器，包括：非线性跟踪微分器、非线性扩张状态观测器以及非线性状态误差反馈控制率；

所述非线性扩张状态观测器为：

各参数的定义为，u_dc为直流输出电压，为输出电压的状态估计值，为扰动的估计值，g₁，g₂，ε为可调参数，ε的值越小，调整误差越小，g₁，g₂的值越大估计值收敛越快，b为补偿因子，u_c为控制量；e是系统误差；表示对输出电压的状态估计值的一次求导，表示对扰动估计值的一次求导。

2.如权利要求1所述的基于非线性自抗扰控制的单相PWM整流器优化方法，其特征是，

所述步骤(1)中，通过设计非线性自抗扰控制器进行电压外环控制，从而得到电流内环控制中有功分量的给定值i_sd^*。

3.如权利要求1所述的基于非线性自抗扰控制的单相PWM整流器优化方法，其特征是，

所述非线性跟踪微分器为：

其中u＝fhan(u_dc1-u^*_dc，u_dc2，r，h)表示为：

各参数定义为：fsg(x，d)＝(sign(x+d)-sign(x-d))/2，r为可调系数，r越大，跟踪速度越快，而且对噪声有很好的滤除作用，u^*_dc为目标值，h为步长，h₀为滤波因子，u_dc1为非线性跟踪微分器的输出，u_dc2是u_dc1的微分信号；表示对非线性跟踪微分器输出的一次求导，表示对u_dc1的微分的一次求导。

4.如权利要求1所述的基于非线性自抗扰控制的单相PWM整流器优化方法，其特征是，

所述非线性状态误差反馈率以及组合为：

式中各参数为：e₁是非线性的状态误差反馈率下的系统误差，u_dc1为非线性跟踪微分器的输出，为输出电压的状态估计值，k为可调系数，i^*_sd为生成的轴电流给定值，p为一组设定的参数值。

5.基于非线性自抗扰控制的单相PWM整流器优化系统，包括，

单相PWM整流器，用于根据基尔霍夫电压定律KVL，得出单相PWM整流器在旋转坐标系下的网侧交流电压的有功直流分量i_sd和输出直流电压u_dc的模型；

非线性自抗扰控制器，用于对单相PWM整流器进行电压外环控制，得到电流内环控制中有功分量的给定值i_sd^*；

单相DQ电流解耦控制器，用于对单相PWM整流器进行电流内环控制，构造虚拟分量的方法得到网侧电压、电流的矢量形式，进而通过静止/旋转坐标变换得到单相PWM整流器在旋转坐标系下的模型；

非线性自抗扰控制技术中采用非线性自抗扰控制器，包括：非线性跟踪微分器、非线性扩张状态观测器以及非线性状态误差反馈控制率；

所述非线性扩张状态观测器为：

各参数的定义为，u_dc为直流输出电压，为输出电压的状态估计值，为扰动的估计值，g₁，g₂，ε为可调参数，ε的值越小，调整误差越小，g₁，g₂的值越大估计值收敛越快，b为补偿因子，u_c为控制量；e是系统误差；表示对输出电压的状态估计值的一次求导，表示对扰动估计值的一次求导；

所述单相DQ电流解耦控制器中，对电流内环解耦控制得到的输出量进行旋转/静止坐标变换，得到作为单相PWM整流器控制的正弦波，并且采用单极性调制的方式产生控制整流器开关管通断的PWM信号。