[发明专利]一种基于HJI理论的鲁棒评价逆变控制系统及其设计方法

说明书

本发明涉及电力电子技术领域，公开了一种基于HJI理论的鲁棒评价逆变控制系统及其设计方法，该逆变系统结构包含直流源、逆变桥、滤波器、负载、模糊逼近模块、鲁棒评价模块、鲁棒控制模块以及驱动模块。本发明首先对单相逆变器进行数学建模；构建模糊逼近函数直接动态调整不确定参数；确定模型与环境中存在的不确定参数以及外部干扰信号对跟踪性能的影响；引入评价信号对系统鲁棒性能进行评估，设计含有评价增益的鲁棒控制律抑制干扰。与现有技术相比，本发明在无法获取精准数学模型的情况下，以模糊逼近函数削弱不确定性的影响，计算出系统抗扰能力，对系统进行鲁棒评价，为抵消不确定性与扰动的鲁棒控制律提供设计依据，避免输出电压震荡，维持系统稳定。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种基于HJI理论的鲁棒评价逆变控制系统及其设计方法。

背景技术

逆变器是实现将输入侧的直流电转换为交流电输出的电力电子变换器，简称DC/AC变换器。随着世界电气化水平的提高，逆变器作为核心部件被广泛应用于各种工业设备中，如不间断电源、光伏发电系统、风力发电系统、变频调速系统等。而逆变器的性能直接决定了这些设备的整体性能。因此，高性能逆变器是电力电子领域的一个研究热点，稳态精度高、瞬态响应快、抗干扰能力强成为衡量逆变器性能的重要指标。而现有的逆变控制系统中由于非线性因素的存在，逆变器的输出波形质量会恶化甚至导致系统不稳定，主要体现在较高的总谐波失真率(THD)和较大的稳态误差上。造成这种非线性因素的主要原因有建模不确定性误差，以及扰动导致的系统震荡等。

一方面，理论领域往往追求模型精确，绝大多数控制理论都是基于精确模型进行阐述的。但实际中，大部分系统的精确模型无法获得，或者说即便能够建立系统模型，也是高度近似，在这种客观存在的不确定性下，如果电阻电感产生摄动使系统结构发生变化，那么会使不确定性误差不断扩大，造成网侧电压波动。另一方面，逆变器由于伴随着直流侧电压波动，网侧负载跳变以及传输噪声等外界因素的干扰，常常工作在相当恶劣的环境下。这也对控制系统提出了较高的鲁棒性要求。

对于传统的逆变器控制策略已经了有很多研究：比如PI控制虽然结构简单，适应性好，但是参数设定困难，抗扰动性能较差；无差拍控制和PR控制虽然都具有瞬时响应快精度高等优点，然而在抗干扰性依然比较薄弱；针对提高抗干扰能力，鲁棒H∞控制方法应运而生，并在减小不确定参数方面有出色的表现，但是该控制器的构造困难，参数化复杂，仍然需要深入研究。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于HJI理论的鲁棒评价逆变控制系统及其设计方法，使系统在无法获取精准数学模型的情况下，以模糊逼近函数削弱不确定性的影响，再计算出系统抗扰能力，对系统进行鲁棒评价，为抵消不确定性与扰动的鲁棒控制律提供设计依据，避免输出电压震荡，维持系统稳定。

技术方案：本发明提供了一种基于HJI理论的鲁棒评价逆变控制系统，包括直流源、与所述直流源连接的逆变桥以及滤波器、模糊逼近模块、鲁棒评价模块、鲁棒控制模块以及驱动模块，所述驱动模块与所述逆变桥的开关器件输入端连接，所述逆变桥输出端与所述滤波器连接，所述滤波器的一侧设置负载，所述滤波器的电感摄动ΔL和电感摄动变化率ΔL^*作为模糊逼近模块的输入，所述鲁棒评价模块以所述模糊逼近模块得到的系统不确定性ΔL与外部干扰信号W(t)为输入信号，输出系统总体的抗干扰能力c_rd，所述鲁棒评价模块的输出端以及模糊逼近模块的输出端分别作为鲁棒控制模块的输入，所述鲁棒控制模块的输出端与所述驱动模块输入端连接；所述逆变控制系统通过跟踪控制电容电压u_o，经驱动模块驱动所述逆变桥的开关器件的动作使得直流电压对电感进行充放电，经滤波器后，在负载侧获得交流电压。