[发明专利]电力电子变换器电流参考值自动调节切换控制方法

摘要

本发明公开了一种电力电子变换器电流参考值自动调节切换控制方法，步骤包括：步骤1，根据变换器的工作状态建立电力电子变换器的切换系统模型；步骤2，定义切换子系统i的Lyapunov函数，并计算相关矩阵，得到子系统i的Lyapunov函数值；步骤3，选择切换控制规律，选择Lyapunov函数最大的子系统作为当前子系统；步骤4，根据输出误差调节电流参考值；当存在参数不确定或输入电压与负载发生变化时，按规律调节电流参考值，即成。本发明的方法，控制过程简单，效果好，能够在保证变换器控制全局稳定性的同时对输入电压、负载等变化具有鲁棒性，加快了输出电压的响应速度。

主权项

一种电力电子变换器电流参考值自动调节切换控制方法，其特点在于，按照以下步骤实施：步骤1，根据变换器的工作状态建立电力电子变换器的切换系统模型，设模型为二阶，则二阶变换器的切换系统模型如下：$\stackrel{\·}{x}=A_{i}x+b_i,i=\mathrm{1,2},...m,---\left(1\right)$其中的$x\∈R^{n_x}$是系统的状态变量，$A_i\∈R^{n_x\×n_x},b_i\∈R^{n_x\×1}$是常数矩阵，对于二阶系统来说n_x=2，m是切换系统子系统的个数，X＝[x₁ x₂]^T，x₁为电感电流，x₂为输出电压，上标T表示向量转置，设系统状态变量的期望值x_d为恒值，则得到误差系统函数是：$\begin{array}{c}\stackrel{\·}{e}=A_{i}e+k_i,k_i=b_i+A_i{x}_d,\\ e=x\left(t\right)-x_d\left(t\right)\end{array}---\left(2\right)$k_i是一个相应维数矩阵，X(t)是系统的状态变量，x_d是状态变量期望值；步骤2，定义v_i(e(t))为切换子系统i的Lyapunov函数，表示为：v_i(e(t))＝e(t)^TP_ie(t)+e(t)^TS_i，      （3）其中P_i为对称阵，$P_i\∈R^{n_x\×n_x},S_i\∈R^{n_x\×1},$满足下式：$\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{P}_i>0,\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i=0,---\left(4\right)$其中α_i＞0为给定常数，M为相应维数的对称矩阵，S_i^T、A_i^T、k_i^T分别是S_i、A_i、k_i的转置，先求解不等式（4）和（5）得到P_i及S_i，进而按照式（3）计算v_i(e(t))；步骤3，选择切换控制规律，设σ(t)是开关切换信号，σ(t):[0,∞)→{1,...m}是时间的分段常数函数，σ(t)＝i表示当前系统运行在第i个子系统，针对误差系统式（2），设定如下切换控制规律：$\mathrm{\σ}\left(t\right)=\arg \underset{i\∈\{1,...m\}}{\max }\left\{v_i\left(e\left(t\right)\right)\right\},---\left(6\right)$式（6）表示选择Lyapunov函数最大的子系统作为当前子系统，使得系统切换到这个子系统工作；步骤4，根据输出误差e₂调节电流参考值x_d1，在理想状态下，电流参考值为x_d1＝I_L0；当存在参数不确定或输入电压与负载发生变化时，调节电流参考值为：x_d1＝(1+β)I_L0＝u_cpI_L0，      （7）其中β＝(k_p·e₂+k_I∫e₂dt)/x_d2，k_p是PI补偿器的比例系数，k_I是PI补偿器的积分系数，e₂＝x₂‑x_d2，x_d2为输出电压参考值，即成。