[发明专利]电网畸变工况下高频链矩阵变换器非线性控制方法及系统

权利要求书

1.一种电网畸变工况下高频链矩阵变换器非线性控制方法，其特征在于：包括以下过程：

获取高频链矩阵变换器的参量数据；

根据获取的参量数据，得到输出功率参考值、无功功率直流分量的参考值、电网电压及其滞后信号在α轴和β轴上的分量，进而得到两相静止坐标系下含有不平衡分量的电网电流参考值；

根据电网电流参考值和α轴和β轴非线性反步控制器，得到桥臂输入电流，根据桥臂输入电流得到调制比和输入电流矢量角度；

根据调制比和输入电流矢量角度，结合双极性电流空间矢量调制，生成驱动高频链矩阵变换器的双向开关的脉冲控制信号；

高频链矩阵变换器在两相静止坐标系下的网侧数学模型：

式中，e_α、e_β、i_α、i_β表示两相静止坐标系下的电网电压和电流，v_α、v_β表示两相静止坐标系下桥臂中点电压，i_αt、i_βt表示两相静止坐标系下桥臂输入电流，R表示线路阻抗，表示网侧的扰动量；

α轴反步控制器设计：

α轴反步控制器的控制目标是使i_α快速无静差地跟踪网侧电流参考值

为设计α轴反步控制器，定义网侧电流和桥臂中点电压误差量如下：

对式(21)求导并结合式(1)可得：

对于α轴控制系统，选取Lyapunov函数为：

对式(23)求导并结合式(1)、(21)和(22)可得：

式中，满足条件/ρ₁、ρ₂均为正实数，表明网侧扰动量是有界的；

为保证所设计的α轴跟踪系统是稳定的，则必须是负定的，即/故α轴的反步控制器可构建为：

式中，sgn(·)是符号函数，参数K₁、K₂是正实数，表示α轴反步控制器的增益；参数η₁、η₂是正实数，表示不确定性扰动参数，η₁ρ₁且η₂ρ₂；

将上述构建的控制器式(25)代入式(24)，得到：

式中，K_α＝min{2K₁,2K₂}，当ρ₁η₁且ρ₂η₂时，α轴控制系统渐近稳定；

β轴反步控制器设计：

β轴反步控制器的控制目标是使i_β快速无静差地跟踪电流参考值

为设计β轴反步控制器，定义网侧电流和桥臂中点电压误差量如下：

对式(27)求导并结合式(2)可得：

对于β轴控制系统，选取Lyapunov函数为：

对式(29)求导并结合式(2)、(21)和(22)可得：

式中，满足条件/ρ₃、ρ₄均为正实数，表明网侧扰动量是有界的；

为保证所设计的β轴跟踪系统是稳定的，则必须是负定的，即/β轴的反步控制器可设计为：

式中，sgn(·)是符号函数，参数K₃、K₄是正实数，表示β轴反步控制器的增益；参数η₃、η₄是正实数，表示不确定性扰动参数，η₃ρ₃且η₄ρ₄；

将上述设计的控制器式(31)代入式(30)，得到：

式中，K_β＝min{2K₃,2K₄}，当ρ₃η₃且ρ₄η₄时，β轴控制渐近系统稳定；

选取HFLMC闭环系统Lyapunov函数为：

V＝V₁+V₂ (33)

对式(33)求导，并结合式(26)和(32)可得：

式中，K＝min{K_α,K_β}，当ρ_iη_i,i＝1,2,3,4时，系统渐近稳定；

根据α轴和β轴反步控制器式(23)和式(29)中的i_αt和i_βt，可推导出调制比m和输入电流矢量角度θ表达式：

式中，atan2(x,y)表示原点至点(x,y)的方位角，取值范围为(-π,π]；

其中，分别为两相静止坐标系下的电网电流参考值。