基于VIENNA整流器的反推控制器的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于VIENNA整流器的反推控制器的控制方法，包括：获取VIENNA整流器直流侧的电压电流参数、直流侧电压期望值、q轴电流期望控制量；对电压电流参数进行dq变换处理，确定d轴电流值、q轴电流值、d轴电压值以及q轴电压值；根据直流侧电压期望值以及实际电压值确定d轴电流期望控制量；根据d轴电流期望控制量、d轴电流值、q轴电流值以及d轴电压值确定d轴电压实际控制量；根据q轴电流期望控制量、d轴电流值、q轴电流值以及q轴电压值确定q轴电压实际控制量；根据d轴电压实际控制量、q轴电压实际控制量以及锁相环输出角度θ生成SVPWM调制信号，对所述VIENNA整流器进行控制。采用该控制方法能实现dq轴电流的跟踪与直流侧电压的稳定。

Control Method and System of Backstepping Controller Based on VIENNA Rectifier

【技术实现步骤摘要】
基于VIENNA整流器的反推控制器的控制方法及系统
本专利技术涉及VIENNA整流器控制领域，特别是涉及一种基于VIENNA整流器的反推控制器的控制方法及系统。
技术介绍
在对VIENNA整流器的仿真实验中，通常通过直流电压环PI对VIENNA整流器进行控制，但电压环PI的调节速度一般比较慢，在突加或突卸负载时，VIENNA整流器输出有功功率会突然变化，造成直流输出侧电容的过放或过充，从而导致直流输出电压欠压或超调，在直流输出电压欠压或超调的过程中，因电压环PI控制器不能根据输出电压的变化进行快速的校正，在受到扰动后，电压会发生大幅度跌落或上升，给装置本身造成非常大的安全隐患，直流输出电压恢复至稳态的时间比较长。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于VIENNA整流器的反推控制器的控制方法及系统，以解决传统的电压环PI控制器不能根据输出电压的变化进行快速的校正，在受到扰动后，电压会发生大幅度跌落或上升，给装置本身造成非常大的安全隐患，直流输出电压恢复至稳态的时间比较长的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种基于VIENNA整流器的反推控制器的控制方法，包括：获取VIENNA整流器直流侧的电压电流参数、直流侧电压期望值、q轴电流期望控制量；所述电压电流参数包括实际电压值、三相电流以及三相电压；对所述电压电流参数进行dq变换处理，确定d轴电流值、q轴电流值、d轴电压值以及q轴电压值；根据所述直流侧电压期望值以及所述实际电压值确定d轴电流期望控制量；根据所述d轴电流期望控制量、所述d轴电流值、所述q轴电流值以及所述d轴电压值确定d轴电压实际控制量；根据所述q轴电流期望控制量、所述d轴电流值、所述q轴电流值以及所述q轴电压值确定q轴电压实际控制量；根据所述d轴电压实际控制量、所述q轴电压实际控制量以及锁相环输出角度θ生成SVPWM调制信号，对所述VIENNA整流器进行控制。可选的，所述根据所述直流侧电压期望值以及所述实际电压值确定d轴电流期望控制量，具体包括：根据公式确定d轴电流期望控制量；其中，id*为d轴电流期望控制量；e1为直流侧电压误差；Udc为直流侧实际电压；C为直流侧上下电容；E为单相电压值；Rl为负载侧电阻；k1为电压调节系数。可选的，所述根据所述d轴电流期望控制量、所述d轴电流值、所述q轴电流值以及所述d轴电压值确定d轴电压实际控制量，具体包括：根据公式确定d轴电压实际控制量；其中，Vd为d轴电压实际控制量；Ud为d轴电压值；Rs为交流侧电阻；id为d轴电流值；Ls为交流侧电感；ω为电压矢量旋转角速度；iq为q轴电流值；k2为d轴电流调节系数；e2为d轴电流的误差量，e2＝id-id*，id*为d轴电流期望控制量；可选的，所述根据所述q轴电流期望控制量、所述d轴电流值、所述q轴电流值以及所述q轴电压值确定q轴电压实际控制量，具体包括：根据公式Vq＝Uq-Rs·iq+Ls·ω·id+Ls·k3·e3确定q轴电压实际控制量；其中，Vq为q轴电压实际控制量；Uq为q轴电压值；k3为q轴电流调节系数；e3为q轴电流的误差量，e3＝iq-iq*，iq*为q轴电流期望控制量。一种基于VIENNA整流器的反推控制器的控制系统，包括：参数获取模块，用于获取VIENNA整流器直流侧的电压电流参数、直流侧电压期望值、q轴电流期望控制量；所述电压电流参数包括实际电压值、三相电流以及三相电压；dq变换处理模块，用于对所述电压电流参数进行dq变换处理，确定d轴电流值、q轴电流值、d轴电压值以及q轴电压值；d轴电流期望控制量确定模块，用于根据所述直流侧电压期望值以及所述实际电压值确定d轴电流期望控制量；d轴电压实际控制量确定模块，用于根据所述d轴电流期望控制量、所述d轴电流值、所述q轴电流值以及所述d轴电压值确定d轴电压实际控制量；q轴电压实际控制量确定模块，用于根据所述q轴电流期望控制量、所述d轴电流值、所述q轴电流值以及所述q轴电压值确定q轴电压实际控制量；SVPWM调制信号生成模块，用于根据所述d轴电压实际控制量、所述q轴电压实际控制量以及锁相环输出角度θ生成SVPWM调制信号，对所述VIENNA整流器进行控制。可选的，所述d轴电流期望控制量确定模块具体包括：d轴电流期望控制量确定单元，用于根据公式确定d轴电流期望控制量；其中，id*为d轴电流期望控制量；e1为直流侧电压误差；Udc为直流侧实际电压；C为直流侧上下电容；E为单相电压值；Rl为负载侧电阻；k1为电压调节系数。可选的，所述d轴电压实际控制量确定模块具体包括：d轴电压实际控制量确定单元，用于根据公式确定d轴电压实际控制量；其中，Vd为d轴电压实际控制量；Ud为d轴电压值；Rs为交流侧电阻；id为d轴电流值；Ls为交流侧电感；ω为电压矢量旋转角速度；iq为q轴电流值；k2为d轴电流调节系数；e2为d轴电流的误差量，e2＝id-id*，id*为d轴电流期望控制量；可选的，所述q轴电压实际控制量确定模块具体包括：q轴电压实际控制量确定单元，用于根据公式Vq＝Uq-Rs·iq+Ls·ω·id+Ls·k3·e3确定q轴电压实际控制量；其中，Vq为q轴电压实际控制量；Uq为q轴电压值；k3为q轴电流调节系数；e3为q轴电流的误差量，e3＝iq-iq*，iq*为q轴电流期望控制量。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供了一种基于VIENNA整流器的反推控制器的控制方法及系统，根据输出量需要满足的期望值入手，将复杂的非线性系统分解成不超过系统阶数的子系统，根据中间期望控制量一步步反推到整个控制系统，得到整个系统的控制器。在所述给定的反推控制器的作用下，VIENNA整流器是指数渐进稳定的，反推控制中引入的虚拟控制本质上是一种静态补偿，前面子系统的稳定要依赖于后面子系统的虚拟控制，通过反推控制实现dq轴电流的跟踪与直流侧电压的稳定，从而实现VIENNA整流器的全局稳定。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的基于VIENNA整流器的反推控制器的控制方法流程图；图2为本专利技术所提供的反推控制器电路图；图3为本专利技术所提供的基于VIENNA整流器的反推控制器的控制系统结构图；图4为本专利技术所提供的VIENNA整流器PI控制下的直流侧电压动态响应图；图5为本专利技术所提供的VIENNA整流器反推控制下的直流侧电压动态响应图；图6为本专利技术所提供的VIENNA整流器PI控制下的dq轴电流动态响应图；图7为本专利技术所提供的VIENNA整流器反推控制下的dq轴电流动态响应图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种基于VIENNA整流器的反推控制器的控制方法及系统，能够实现dq本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于VIENNA整流器的反推控制器的控制方法，其特征在于，包括：获取维也纳VIENNA整流器直流侧的电压电流参数、直流侧电压期望值、q轴电流期望控制量；所述电压电流参数包括实际电压值、三相电流以及三相电压；对所述电压电流参数进行dq变换处理，确定d轴电流值、q轴电流值、d轴电压值以及q轴电压值；根据所述直流侧电压期望值以及所述实际电压值确定d轴电流期望控制量；根据所述d轴电流期望控制量、所述d轴电流值、所述q轴电流值以及所述d轴电压值确定d轴电压实际控制量；根据所述q轴电流期望控制量、所述d轴电流值、所述q轴电流值以及所述q轴电压值确定q轴电压实际控制量；根据所述d轴电压实际控制量、所述q轴电压实际控制量以及锁相环输出角度θ生成电压空间矢量脉宽调制SVPWM调制信号，对所述VIENNA整流器进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于VIENNA整流器的反推控制器的控制方法，其特征在于，包括：获取维也纳VIENNA整流器直流侧的电压电流参数、直流侧电压期望值、q轴电流期望控制量；所述电压电流参数包括实际电压值、三相电流以及三相电压；对所述电压电流参数进行dq变换处理，确定d轴电流值、q轴电流值、d轴电压值以及q轴电压值；根据所述直流侧电压期望值以及所述实际电压值确定d轴电流期望控制量；根据所述d轴电流期望控制量、所述d轴电流值、所述q轴电流值以及所述d轴电压值确定d轴电压实际控制量；根据所述q轴电流期望控制量、所述d轴电流值、所述q轴电流值以及所述q轴电压值确定q轴电压实际控制量；根据所述d轴电压实际控制量、所述q轴电压实际控制量以及锁相环输出角度θ生成电压空间矢量脉宽调制SVPWM调制信号，对所述VIENNA整流器进行控制。2.根据权利要求1所述的基于VIENNA整流器的反推控制器的控制方法，其特征在于，所述根据所述直流侧电压期望值以及所述实际电压值确定d轴电流期望控制量，具体包括：根据公式确定d轴电流期望控制量；其中，id*为d轴电流期望控制量；e1为直流侧电压误差；Udc为直流侧实际电压；C为直流侧上下电容；E为单相电压值；Rl为负载侧电阻；k1为电压调节系数。3.根据权利要求2所述的基于VIENNA整流器的反推控制器的控制方法，其特征在于，所述根据所述d轴电流期望控制量、所述d轴电流值、所述q轴电流值以及所述d轴电压值确定d轴电压实际控制量，具体包括：根据公式确定d轴电压实际控制量；其中，Vd为d轴电压实际控制量；Ud为d轴电压值；Rs为交流侧电阻；id为d轴电流值；Ls为交流侧电感；ω为电压矢量旋转角速度；iq为q轴电流值；k2为d轴电流调节系数；e2为d轴电流的误差量，e2＝id-id*，id*为d轴电流期望控制量。4.根据权利要求3所述的基于VIENNA整流器的反推控制器的控制方法，其特征在于，所述根据所述q轴电流期望控制量、所述d轴电流值、所述q轴电流值以及所述q轴电压值确定q轴电压实际控制量，具体包括：根据公式Vq＝Uq-Rs·iq+Ls·ω·id+Ls·k3·e3确定q轴电压实际控制量；其中，Vq为q轴电压实际控制量；Uq为q轴电压值；k3为q轴电流调节系数；e3为q轴电流的误差量，e3＝iq-iq*，iq*为q轴电流期望控制量。5.一种基于VIENNA整流器的反...

【专利技术属性】
技术研发人员：王君瑞，贾思宁，王闯，向上，单祥，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：发明
国别省市：宁夏,64