本发明专利技术公开了一种三相电网电压不平衡时PWM整流器模糊滑模变结构控制方法，属于电力电子应用领域，本方法首先对整流器直流侧电压进行采样，其经过PI控制器得到额定有功功率；然后对电网电压、整流器电流采样并利用陷波器对采样数据进行正负序分解；应用额定功率守恒原理，列写出上述额定数值的功率矩阵，经过广义逆矩阵变换公式得到额定电流；最后，电流环采用模糊滑模变结构控制方法得到空间电压矢量。其优点在于电流环采用变结构控制可以增强系统的鲁棒性与动态性能，同时对状态点进行模糊运算来调节变结构系数，减弱抖振带来的负面影响提高系统的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子应用领域，特别设及一种整流器，具体说是电网电压不平衡 时，基于模糊算法和滑模变结构控制的电压源PWM整流器。
技术介绍
随着电力电子技术的发展，出现了能量可双向流通的PWM整流器，实现能量双向 流通。其具有网侧电流正弦化、功率因数可调控、四象限运行等优点，真正实现了 "绿色电能 变换"。在电气众多领域中具有广泛应用。 然而大多数整流器的研究均是建立在=相电网电压平衡条件下，而实际电网电压 并不是完全平衡的。电网电压不平衡时，整流器交流侧的电流会产生非线性谐波，直流侧电 压也会产生二次谐波波动，会导致VSR=相输入电流不平衡，并会加大系统的损耗使整流 器性能下降，可能发生故障保护，甚至烧毁变流装置。 现行的电压型PWM整流器（VSR)大多采用PI控制器进行调节。其优点是控制方 法简单，技术成熟。但其抗干扰能力差、动态响应较慢，对于整流环节要求高的领域，难W满 足要求。而滑模变结构控制具有鲁棒性强、动态响应快的优点，但是变结构控制的抖振问题 会造成系统的稳定性变差。抖振问题一直制约着滑模变结构控制的发展。
技术实现思路
本专利技术目的是克服S相电网电压不平衡所带来的二次谐波输入电流问题，W及滑 模变结构控制控制方法的抖振问题，实现整流器=相输入电流的平衡，增强VSR的鲁棒性 和动态性能。 为实现W上目的，本专利技术采用W下技术方案： -种=相电网电压不平衡时PWM整流器模糊滑模变结构控制方法，包括W下步 骤：[000引 SI,对电压型PWM整流器VSR直流侧电压Ud。进行采样，经PI控制器获得整流器的 额定有功功率试；S2,对S相电网电动势e。，Gb,e。及VSR交流侧电流i。，ib，ic进行采样，经过Park 变换和陷波器进行正负序分解得到：诗、C'、耸、诗、巧、与.z,f、皆；然后巧、巧、诗，蜂与额定 功率細，編和二次谐波功率抚;、挺g列写功率矩阵；最后对功率矩阵进行广义逆矩阵计算， 得到额定电流矿、矿、矿、;S3,电流内环采用模糊滑模变结构控制，额定电流矿矿，皆、f经变换为V 并与检测得到的整流器网侧电流i"、ip构建私巧，:餐为变量的变结构函数，进而得出 SVPWM参考空间矢量通过SVPWM算法输出VSR的开关控制信号。 进一步，所述步骤S2还包括，列写出基波功率碱，遍与因电网电压不平衡，其负序 分量所带来的二次谐波正弦、余弦有功功率功率设置如^托^知:0，通过广义逆矩 阵变换，得到额定电流皆、於if、矿的表达式。 进一步，所述步骤S3的模糊滑模变结构控制具体过程为： S31，构建两相静止坐标系下的参数嘶=礙-％、雌=琪…磅，与整流器侧交流电压 V。，VpW及调节系数Uma、UmP构造滑模变结构的函数S。，Sp; (U。，Ub,U。经Clark变换得到 V。，Vp) S32,定义穿过原点的滑模切线S，W及穿过原点并垂直于切线的直线为t，W原 点、切线S、垂直线t建立坐标轴。根据检测状态点到各坐标轴的距离分别为心。I、心PI， Lt。I、ILtPI，作为模糊控制的输入； S33、所述模糊控制器的隶属度函数选取：[001 引ifILsIisLSiandILjisLTithenUmisFlf 其中，LSI为|L」的语言变量，Lr为|LJ的语言变量，Fir为Um的语言变量，LT语 言变量取PS，PL;LS语言变量取化，PS，ZE;即语言变量取ZE，PS，化；化正大，PS为正小， ZE为零；根据隶属度函数的规则、输入确定输出，其输出值是变结构控制的可调系数IV进 而通过模糊滑模变结构控制求出参考电压矢量'4[001引S34、根据vl，v;;，用空间矢量调试技术进行调制输出。 本专利技术具有W下技术效果： 本专利技术利用功率的守恒原则，列写功率方程；通过对功率参数的设置，经过功率方 程矩阵的广义矩阵逆变换得到额定电流；实现单位功率因数运行和消除电网=相电压不平 衡时，带来的不平衡电流和二次谐波的影响。 本专利技术利用变结构控制对于参数变化W及干扰的不敏感性W及响应速度快的性 能，提高整流器的鲁棒性系统动态响应速度W及动态性能，但变结构控制的抖振问题使系 统稳定性变差。因此本文结合模糊控制的优点，W坐标系a0下状态点距切换线的距离为 变量来调节滑模变结构控制的系数，可W有效抑制变结构控制的抖振问题。 本专利技术与传统的整流器控制相比，该方法对被控对象的数学模型要求不高，整流 器抗干扰能力强且可W有效抑制变结构的抖振问题，运行稳定，易于数字化实现的特点。 与传统控制方法相比，其不仅实现了整流器电流的平衡，还可实现增强系统鲁棒 性和响应速度的功能。【附图说明】 图1本专利技术提出的PWM整流器主电路结构图。图2为本专利技术的陷波器原理图。 图3本专利技术提出的模糊滑膜变结构控制策略原理图。 图4模糊算法的隶属度函数图；图4(a)Lg的隶属度函数；图4(b)Lt的隶属度函 数；[002引图4(c)Um的隶属度函数。 图5为板糊巧制总图。【具体实施方式】 下面结合附图、表格和实施实例对本发名作进一步阐述。 本专利技术的方法的工作原理为：[003引（1)对电压型PWM整流器VSR直流侧电压进行采样，经PI控制器获得额定有功功 率满；[003引似对S相电网电压及VSR交流侧电流进行采样，经过Park变换后得到6d、eq、id、 iq。然后将其进行正负序分解得到e:;、巧、皆，皆，矿C、矿弓'；为了实现整流器单位功率因 数运行，W及消除直流侧的二次谐波波动，将检测到的电压和功率列写功率矩阵，并进行广 义逆矩阵计算，得到额定电流皆、怒\皆、i尸。 做电流内环采用模糊滑模变结构控制。步骤（1)中的额定电流经过滑模变结构 控制器，状态点不断穿越切换线并沿着切换面运动到原点。同时，在a0坐标系下检测状 态点距原点的方位与距离，W距离远近为变量，通过模糊控制器的隶属度函数W及控制规 则表来调节滑模变结构控制器的系数，W此来减弱滑模变结构控制的抖振问题。最后得出 系统参考空间矢量'>心呼。通过SVPWM算法输出VSR的开关控制信号。 如图1所示为PWM整流器的结构图，包括S相交流电源e与网侧滤波器（电感L和 电阻R串联组成）、=相整流桥W及=相整流桥两侧并联的直流电容C，W及负载町构成。 [003引图2是本专利技术用于正负序电动势分解的陷波器原理图。S相电网电动势e。，却，e。 经过Park变换后正序交流电动势变换为直流电动势6d，e。，而负序交流电动势变为二次谐 波电动势。运里不采用低通滤波器而采用陷波器。因为低通滤波器频带窄，在滤除二次电 动势同时会影响系统动态性能。采用陷波器只需要将陷波角频率设计为《。二2?，运样便 可将电网中的负序电动势滤除。陷波器对二次谐波W外的信号影响较小，进而改善动态性 能。 如图3所示，所述整流器控制电路包括PI控制模块、广义逆矩阵算法模块、模糊滑 模变结构控制模块（SMC)W及SVPWM开关控制模块。通过对电网电压、整流器电流进行采 样，经计算得到诚。设置如= /，::=也.=0W及根据功率守恒所采取广义逆矩阵算法，得到控 制所需的控制电流r.矿、矿.矿;模糊滑模变结构控制器通过电流参数得到整流器的空间 电压矢量该、读，最后由PWM开关控制器输出开关动作信号。 下面对附图3作进一步具体描述。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三相电网电压不平衡时PWM整流器模糊滑模变结构控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，对电压型PWM整流器VSR直流侧电压Udc进行采样，经PI控制器获得整流器的额定有功功率S2，对三相电网电动势ea，eb，ec及VSR交流侧电流ia，ib，ic进行采样，经过Park变换和陷波器进行正负序分解得到：然后与额定功率和二次谐波功率列写功率矩阵；最后对功率矩阵进行广义逆矩阵计算，得到额定电流S3，电流内环采用模糊滑模变结构控制，额定电流经变换为并与检测得到的整流器网侧电流iα、iβ构建以iα、iβ为变量的变结构函数，进而得出SVPWM参考空间矢量通过SVPWM算法输出VSR的开关控制信号。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑宏，王哲禹，张佳伟，朱文，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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