[发明专利]基于滑模控制的矩阵变换器输出侧电流跟踪方法及系统

权利要求书

1.一种基于滑模控制的矩阵变换器输出侧电流跟踪方法，其特征在于，所述基于滑模控制的矩阵变换器输出侧电流跟踪方法包括：

根据待控制的矩阵变换器的输出侧的拓扑结构，对所述待控制的矩阵变换器的输出侧进行建模，得到所述待控制的矩阵变换器的输出侧状态方程；

基于所述输出侧状态方程，建立针对所述待控制的矩阵变换器的输出侧的电流误差的滑模面和指数趋近率；

根据所建立的滑模面和指数趋近率，设计滑模控制律；

将建立的滑模控制律应用到所述待控制的矩阵变换器的控制系统中，实现对所述待控制的矩阵变换器的输出侧电流的跟踪控制；

所述根据待控制的矩阵变换器的输出侧的拓扑结构，对所述待控制的矩阵变换器的输出侧进行建模，得到所述待控制的矩阵变换器的输出侧状态方程，包括：

根据待控制的矩阵变换器的输出侧的拓扑结构，对所述待控制的矩阵变换器的输出侧进行建模，得到三相的输出侧数学模型，其表达式为：

其中，u_a、u_b、u_c分别表示所述待控制的矩阵变换器的输出侧a、b、c相的电压，u_n表示三相负载中心的相电压，i_a、i_b、i_c分别表示负载a、b、c三相的电流，R和L分别表示所述待控制的矩阵变换器的输出侧电阻和电感；

对所建立的三相的输出侧数学模型进行Park变换，得到dq坐标下的两相的输出侧数学模型，其表达式为：

将得到的两相的输出侧数学模型的表达式整理成系统状态方程的一般形式，得到所述待控制的矩阵变换器的输出侧状态方程，其表达式为：

其中，u_d表示d轴电压，u_q表示q轴电压，i_d表示d轴电流，i_q表示q轴电流，ω₀表示期望的输出角频率；

所述基于所述输出侧状态方程，建立针对所述待控制的矩阵变换器的输出侧的电流误差的滑模面和指数趋近率，包括：

建立滑模矩阵：

取其中，e_d＝i_d-i_dref、e_q＝i_q-i_qref，i_dref、i_qref为i_d、i_q对应的期望值，建立滑模面

即，

其中，c表示滑模面对应可调参数；

所述基于所述输出侧状态方程，建立针对所述待控制的矩阵变换器的输出侧的电流误差的滑模面和指数趋近率，还包括：

建立指数趋近率其中，δ、γ为可调参数；其中ε_d，ε_q，k_d，k_q分别表示s_d，s_q两个滑模面对应的指数趋近率中的可调参数；

所述滑模控制律的表达式为：

2.一种基于滑模控制的矩阵变换器输出侧电流跟踪系统，其特征在于，所述基于滑模控制的矩阵变换器输出侧电流跟踪系统包括：

矩阵变换器输出侧建模模块，用于根据待控制的矩阵变换器的输出侧的拓扑结构，对所述待控制的矩阵变换器的输出侧进行建模，得到所述待控制的矩阵变换器的输出侧状态方程；

滑模面及指数趋近率建立模块，用于基于所述输出侧状态方程，建立针对所述待控制的矩阵变换器的输出侧的电流误差的滑模面和指数趋近率；

滑模控制律设计模块，用于根据所建立的滑模面和指数趋近率，设计滑模控制律；

输出侧电流跟踪模块，用于将建立的滑模控制律应用到所述待控制的矩阵变换器的控制系统中，实现对待控制的矩阵变换器的输出侧电流的跟踪控制；

所述矩阵变换器输出侧建模模块具体用于：

根据待控制的矩阵变换器的输出侧的拓扑结构，对所述待控制的矩阵变换器的输出侧进行建模，得到三相的输出侧数学模型，其表达式为：

其中，u_a、u_b、u_c分别表示所述待控制的矩阵变换器的输出侧a、b、c相的电压，u_n表示三相负载中心的相电压，i_a、i_b、i_c分别表示负载a、b、c三相的电流，R和L分别表示所述待控制的矩阵变换器的输出侧电阻和电感；

对所建立的三相的输出侧数学模型进行Park变换，得到dq坐标下的两相的输出侧数学模型，其表达式为：

将得到的两相的输出侧数学模型的表达式整理成系统状态方程的一般形式，得到所述待控制的矩阵变换器的输出侧状态方程，其表达式为：

其中，u_d表示d轴电压，u_q表示q轴电压，i_d表示d轴电流，i_q表示q轴电流，ω₀表示期望的输出角频率；

所述滑模面及指数趋近率建立模块具体用于：

建立滑模矩阵：

取其中，e_d＝i_d-i_dref、e_q＝i_q-i_qref，i_dref、i_qref为i_d、i_q对应的期望值，建立滑模面

即，

其中，c表示滑模面对应可调参数；

所述滑模面及指数趋近率建立模块还用于：

建立指数趋近率其中，δ、γ为可调参数；其中ε_d，ε_q，k_d，k_q分别表示s_d，s_q两个滑模面对应的指数趋近率中的可调参数；

所述滑模控制律的表达式为：