[发明专利]用于动车组整流器的无源控制器设计方法

摘要

本发明公开了一种用于动车组整流器的无源控制器设计方法，包括建立动车组网侧脉冲整流器的数学模型，进一步建立其具有耗散的端口受控哈密顿数学模型，再证明动车组网侧脉冲整流器的无源性，并确定系统稳定性平衡点，最后采用基于互联和阻尼分配无源控制思想，推导基于整流器的无源控制器。通过注入新的阻尼耗散项加快系统能量耗散，使新的能量函数在系统平衡点达到极小值，从而无需求解偏微分方程推导基于IDA‑PBC整流器控制器。本发明设计的无源控制器具有较强的动静态性能，为解决动车组网侧整流器直流环节电压超调问题提供了新思路。

主权项

1.一种用于动车组整流器的无源控制器设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：建立动车组网侧脉冲整流器的数学模型：式中：v_i＝v_i(t)＝Esin(ω_st)为单相交流电压源；E表示电压幅值；ω_s为动车组网侧电压基波角频率；L为电感，包括变压器在电源方面的任何影响；r为所有电阻损耗；C为直流侧的支撑电容；i_l为端口输出直流电流；λ＝λ(t)＝Li为电感磁链；q＝q(t)＝CV为电容所带电量；S为开关状态，当开关处于闭合状态，离散变量S取值为+1，当开关处于打开状态，离散变量S取值为‑1；步骤2：建立动车组网侧脉冲整流器的具有耗散的端口受控哈密顿数学模型：式中：v＝‑SCV，x₁≡z₀，是对变量x求导；简化为：其中，J、R、g₁、g₂为常数矩阵；步骤3：证明动车组网侧脉冲整流器的无源性；取存储函数则取为正定函数，且则则单相PWM整流器系统是严格无源的；步骤4：确定系统稳定性平衡点；单相PWM整流器的控制目标：一是直流输出电压稳定到期望电压值V_d，二是减少网测电流谐波含量，实现整流器的单位功率因数；根据单相PWM整流器的广义状态空间平均模型，得到系统的期望平衡点式中：步骤5：采用基于互联和阻尼分配无源控制思想，推导整流器的无源控制器：式中：V_d为直流侧电压给定值；i_l为直流侧电流；S为无源控制器。