电力电子变换器电流参考值自动调节切换控制方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术的方法，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。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，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。本专利技术的方法，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。【专利说明】
本专利技术属于电能变换控制
，涉及一种。
技术介绍
电力电子变换器是实现电能变换和有效利用的关键装置，电力电子变换器由连续变量系统和离散事件动态系统相互作用而形成统一的动态系统，在每一开关状态下电路可能是线性的，但是按照一定规律对开关状态的切换又使得整个系统变为不连续的非线性系统。传统的电力电子变换器的分析和设计采用小信号线性化方法得到忽略开关状态的线性模型，这种模型虽然能够方便地利用传统的频域设计方法，但是存在的问题是当变换器工作点发生大范围变化时，系统性能变差，同时在信号大范围变化时有可能会出现不可预期的不稳定现象。电力电子变换器的混杂系统模型能够反映变换器的真实工作状态，依据变换器的混杂系统模型利用Lyapunov方法分析系统的稳定性和设计切换控制器能够保证系统的全局稳定性。但是现有的切换控制器需要测量输入和负载，系统结构复杂、成本高，否则，在这些参数变化时，输出稳态误差增大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种电力电子变换器电流参考值自动调节的切换控制方法，解决了现有技术条件下 的切换控制器需要测量输入和负载，系统结构复杂、成本高的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种，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:* = Α,.χ + b,.,/二1,2.m(I)其中的xeR~是系统的状态变量，Ai elT'b,' eR"'xl是常数矩阵，对于二阶系统来说!^=〗，!!!是切换系统子系统的个数，X = T，Xl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Xd为恒值，则得到误差系统函数是: e = A.e + k(.,k.=bj +AiXrf,_] “、 (2) e = x(t)-xrf(t)ki是一个相应维数矩阵，X (t)是系统的状态变量，Xd是状态变量期望值；步骤2,定义Vi(e(t))为切换子系统i的Lyapunov函数,表示为:Vi (e (t)) = e (t)tP1G (t) +e (t)tS1 ,(3)其中Pi为对称阵，P； e Rw ,S, E Rn'xl，满足下式:【权利要求】1.一种，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: 2.根据权利要求1所述的，其特点在于，该方法所控制的一种Boost变换器电路,该电路包括输入电源E,输入电源E与电感L及开关S构成串联电路，开关S两端并联有二极管D和电容C组成的串联支路，电容C单独并联有一个负载R ;另外，电感L与电感等效电阻串联，二极管D与二极管等效电阻rd串联，开关S与开关等效电阻rs串联，电容C与电容等效电阻r。串联， 增加PI补偿后的控制连接方式是，将PI补偿器的两个输入端分别与输出电压信号V。和输出电压参考值Xd2信号连接；PI补偿器输出端的Uct信号与Ib —起进入乘法器，从该乘法器输出的电流参考值Xdl信号与Xd2信号、输出电压信号Vc以及电感电流信号一起进入切换控制器中，切换控制器的输出端信号与开关S连接。3.根据权利要求2所述的，其特点在于，所述的步骤3中，具体实施步骤是: 根据电路基本规律得到Boost变换器的动态方程为: X = Α.χ + b.u,(8) 其中X=T=T，k为电感电流值，V。为输出电压值，Apbi分别为系统矩阵和输入矩阵，子系统个数m=3，nx=2, i=l、2、3，U=E, E为输入直流电源电压值， 模式1:开关S闭合，此时系统矩阵和输入矩阵分别为: 【文档编号】H02M3/156GK103956898SQ201410133287【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月3日 优先权日:2014年4月3日 【专利技术者】任海鹏, 訾亚春 申请人:西安理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
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：x·=Aix+bi,i=1,2,...m,---(1)]]>其中的x∈Rnx]]>是系统的状态变量，Ai∈Rnx×nx,bi∈Rnx×1]]>是常数矩阵，对于二阶系统来说nx=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xd为恒值，则得到误差系统函数是：e·=Aie+ki,ki=bi+Aixd,e=x(t)-xd(t)---(2)]]>ki是一个相应维数矩阵，X(t)是系统的状态变量，xd是状态变量期望值；步骤2，定义vi(e(t))为切换子系统i的Lyapunov函数，表示为：vi(e(t))＝e(t)TPie(t)+e(t)TSi，      （3）其中Pi为对称阵，Pi∈Rnx×;nx,Si∈Rnx×1,]]>满足下式：Σi=1mPi>0,Σi=1mSi=0,---(4)]]>其中αi＞0为给定常数，M为相应维数的对称矩阵，SiT、AiT、kiT分别是Si、Ai、ki的转置，先求解不等式（4）和（5）得到Pi及Si，进而按照式（3）计算vi(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：σ(t)=argmaxi∈{1,...m}{vi(e(t))},---(6)]]>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xd1，在理想状态下，电流参考值为xd1＝IL0；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：xd1＝(1+β)IL0＝ucpIL0，      （7）其中β＝(kp·e2+kI∫e2dt)/xd2，kp是PI补偿器的比例系数，kI是PI补偿器的积分系数，e2＝x2‑xd2，xd2为输出电压参考值，即成。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任海鹏，訾亚春，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61