一种矩阵整流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矩阵整流器的控制方法及系统，包括获取矩阵整流器的输入电压瞬时值以及输入电流瞬时值，并分别对输入电压瞬时值和输入电流瞬时值进行CLARK变换，对应得到αβ坐标系下的电压vα、vβ以及电流iα、iβ，依据电压uα、uβ以及电流iα、iβ得到矩阵整流器的输入瞬时有功功率Ps；获取矩阵整流器的输出电压以及输出电流，并依据输出电压和输出电流得到矩阵整流器的输出功率Po；将输出功率Po与输入瞬时有功功率Ps进行做差处理，得到功率差值；依据功率差值以及滑模函数得到电压调制比；依据矩阵整流器的输入电流空间矢量以及电压调制比对矩阵整流器进行SVM控制。本发明专利技术提供的方法及系统鲁棒性好，而且在外部参数急剧变化时动态响应快，在负载剧烈变化下响应时间短，可靠性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及矩阵整流器控制
，特别是涉及一种矩阵整流器的控制方法及系统。
技术介绍
矩阵整流器是一种通用的降压型三相AC-DC变换器，因为其能够实现真正的四象限运行、正弦输入电流和功率因数可调、可以产生幅值可调、极性可调的直流电压源等诸多优点正在被越来越多的应用。矩阵整流器通常采用基于SVM(space vector modulation，空间矢量调制)的滞环比较跟踪控制和PI电压环控制等控制方法，但这些控制方法鲁棒性差，而且在外部参数急剧变化时动态响应慢，在负载剧烈变化下响应时间较长，可靠性低。因此，如何提供一种解决上述技术问题的矩阵整流器的控制方法及系统是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种矩阵整流器的控制方法，一方面，能够直接进行功率控制，另一方面，滑模控制的稳定性与动态品质仅取决于滑模面及其参数，这种特性使得参数扰动以及外部干扰对控制系统无效化，因此，本专利技术提供的方法及系统鲁棒性好，而且在外部参数急剧变化时动态响应快，在负载剧烈变化下响应时间短，可靠性高；本专利技术的另一目的是提供一种矩阵整流器的控制系统。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种矩阵整流器的控制方法，该方法包括：获取所述矩阵整流器的输入电压瞬时值以及输入电流瞬时值，并分别对所述输入电压瞬时值和所述输入电流瞬时值进行CLARK变换，对应得到αβ坐标系下的电压vα、vβ以及电流iα、iβ，依据所述电压uα、uβ以及电流iα、iβ得到所述矩阵整流器的输入瞬时有功功率Ps，其中Ps＝vαiα+vβiβ；获取所述矩阵整流器的输出电压以及输出电流，并依据所述输出电压和所述输出电流得到所述矩阵整流器的输出功率Po；将所述输出功率Po与所述输入瞬时有功功率Ps进行做差处理，得到功率差值；依据所述功率差值以及滑模函数得到电压调制比，所述滑模函数为：其中，e＝Po-Ps，c为根据赫尔维茨稳定条件整定的常数；依据所述矩阵整流器的输入电流空间矢量以及所述电压调制比对所述矩阵整流器进行SVM控制。优选地，所述依据所述功率差值以及滑模函数得到电压调制比的过程为：当所述功率差值使得当前的S大于零时，电压调制比m取0；当所述功率差值使得当前的S小于零时，电压调制比m取1。优选地，所述依据所述矩阵整流器的输入电流空间矢量以及所述电压调制比对所述矩阵整流器进行SVM控制的过程为：依据所述矩阵整流器的输入电流空间矢量以及所述电压调制比m分别得到和的占空比函数：fx(θ)＝m×sin(60°-θ)；fy(θ)＝m×sin(θ)；f0(θ)＝1-fx(θ)-fy(θ)；其中，所述输入电流空间矢量由和合成，对应于所述输入电流空间矢量的相邻两个有效电流矢量中相位超前的一个，对应于所述输入电流空间矢量的相邻两个有效电流矢量中相位滞后的一个，为零矢量；依据所述占空比函数对所述矩阵整流器进行SVM控制。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种矩阵整流器的控制系统，该系统包括：输入瞬时有功功率计算模块，用于获取所述矩阵整流器的输入电压瞬时值以及输入电流瞬时值，并分别对所述输入电压瞬时值和所述输入电流瞬时值进行CLARK变换，对应得到αβ坐标系下的电压vα、vβ以及电流iα、iβ，依据所述电压uα、uβ以及电流iα、iβ得到所述矩阵整流器的输入瞬时有功功率Ps，其中Ps＝vαiα+vβiβ；输出功率计算模块，用于获取所述矩阵整流器的输出电压以及输出电流，并依据所述输出电压和所述输出电流得到所述矩阵整流器的输出功率Po；功率差值计算模块，用于将所述输出功率Po与所述输入瞬时有功功率Ps进行做差处理，得到功率差值；电压调制比计算模块，用于依据所述功率差值以及滑模函数得到电压调制比，所述滑模函数为：其中，e＝Po-Ps，c为根据赫尔维茨稳定条件整定的常数；控制模块，用于依据所述矩阵整流器的输入电流空间矢量以及所述电压调制比对所述矩阵整流器进行SVM控制。优选地，所述电压调制比计算模块具体用于：当所述功率差值使得当前的S大于零时，电压调制比m取0；当所述功率差值使得当前的S小于零时，电压调制比m取1。优选地，所述控制模块具体用于：依据所述矩阵整流器的输入电流空间矢量以及所述电压调制比m分别得到和的占空比函数：fx(θ)＝m×sin(60°-θ)；fy(θ)＝m×sin(θ)；f0(θ)＝1-fx(θ)-fy(θ)；其中，所述输入电流空间矢量由和合成，对应于所述输入电流空间矢量的相邻两个有效电流矢量中相位超前的一个，对应于所述输入电流空间矢量的相邻两个有效电流矢量中相位滞后的一个，为零矢量；依据所述占空比函数对所述矩阵整流器进行SVM控制。本专利技术提供了一种矩阵整流器的控制方法及系统，包括获取矩阵整流器的输入瞬时有功功率以及输出功率，再对输出功率Po以及瞬时有功功率Ps进行做差处理，得到功率差值，然后依据功率差值以及滑模函数得到电压调制比，然后最后依据矩阵整流器的输入电流空间矢量以及电压调制比对矩阵整流器进行SVM控制。本专利技术采用滑模控制，一方面，能够直接进行功率控制，另一方面，滑模控制的稳定性与动态品质仅取决于滑模面及其参数，这种特性使得参数扰动以及外部干扰对控制系统无效化，因此，本专利技术提供的方法及系统鲁棒性好，而且在外部参数急剧变化时动态响应快，在负载剧烈变化下响应时间短，可靠性高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对现有技术和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为本专利技术提供的一种矩阵整流器的控制方法的过程的流程图；图2为本专利技术提供的一种矩阵整流器的应用拓扑结构图；图3为本专利技术提供的一种输入相电流空间矢量图；图4为本专利技术提供的一种输入电流空间矢量的合成图；图5为本专利技术提供的一种矩阵整流器的控制系统的结构示意图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种矩阵整流器的控制方法，一方面，能够直接进行功率控制，另一方面，滑模控制的稳定性与动态品质仅取决于滑模面及其参数，这种特性使得参数扰动以及外部干扰对控制系统无效化，因此，本专利技术提供的方法及系统鲁棒性好，而且在外部参数急剧变化时动态响应快，在负载剧烈变化下响应时间短，可靠性高；本专利技术的另一核心是提供一种矩阵整流器的控制系统。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。请参照图1，图1为本专利技术提供的一种矩阵整流器的控制方法的过程的流程图。该方法包括：步骤S101：获取矩阵整流器的输入电压瞬时值以及输入电流瞬时值，并分别对输入电压瞬时值和输入电流瞬时值进行CLARK变换，对应得到αβ坐标系下的电压vα、vβ以及电流iα、iβ，依据电压uα、uβ以及电流iα、iβ得到矩阵整流器的输入瞬时有功功率Ps，其中Ps＝vαiα+vβiβ；具体地，请参照图2，图2为本专利技术提供的一种矩阵整流器的应用拓扑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矩阵整流器的控制方法，其特征在于，该方法包括：获取所述矩阵整流器的输入电压瞬时值以及输入电流瞬时值，并分别对所述输入电压瞬时值和所述输入电流瞬时值进行CLARK变换，对应得到αβ坐标系下的电压vα、vβ以及电流iα、iβ，依据所述电压uα、uβ以及电流iα、iβ得到所述矩阵整流器的输入瞬时有功功率Ps，其中Ps＝vαiα+vβiβ；获取所述矩阵整流器的输出电压以及输出电流，并依据所述输出电压和所述输出电流得到所述矩阵整流器的输出功率Po；将所述输出功率Po与所述输入瞬时有功功率Ps进行做差处理，得到功率差值；依据所述功率差值以及滑模函数得到电压调制比，所述滑模函数为：其中，e＝Po‑Ps，c为根据赫尔维茨稳定条件整定的常数；依据所述矩阵整流器的输入电流空间矢量以及所述电压调制比对所述矩阵整流器进行SVM控制。

【技术特征摘要】
1.一种矩阵整流器的控制方法，其特征在于，该方法包括：获取所述矩阵整流器的输入电压瞬时值以及输入电流瞬时值，并分别对所述输入电压瞬时值和所述输入电流瞬时值进行CLARK变换，对应得到αβ坐标系下的电压vα、vβ以及电流iα、iβ，依据所述电压uα、uβ以及电流iα、iβ得到所述矩阵整流器的输入瞬时有功功率Ps，其中Ps＝vαiα+vβiβ；获取所述矩阵整流器的输出电压以及输出电流，并依据所述输出电压和所述输出电流得到所述矩阵整流器的输出功率Po；将所述输出功率Po与所述输入瞬时有功功率Ps进行做差处理，得到功率差值；依据所述功率差值以及滑模函数得到电压调制比，所述滑模函数为：其中，e＝Po-Ps，c为根据赫尔维茨稳定条件整定的常数；依据所述矩阵整流器的输入电流空间矢量以及所述电压调制比对所述矩阵整流器进行SVM控制。2.如权利要求1所述的矩阵整流器的控制方法，其特征在于，所述依据所述功率差值以及滑模函数得到电压调制比的过程为：当所述功率差值使得当前的S大于零时，电压调制比m取0；当所述功率差值使得当前的S小于零时，电压调制比m取1。3.如权利要求2所述的矩阵整流器的控制方法，其特征在于，所述依据所述矩阵整流器的输入电流空间矢量以及所述电压调制比对所述矩阵整流器进行SVM控制的过程为：依据所述矩阵整流器的输入电流空间矢量以及所述电压调制比m分别得到和的占空比函数：fx(θ)＝m×sin(60°-θ)；fy(θ)＝m×sin(θ)；f0(θ)＝1-fx(θ)-fy(θ)；其中，所述输入电流空间矢量由和合成，对应于所述输入电流空间矢量的相邻两个有效电流矢量中相位超前的一个，对应于所述输入电流空间矢量的相邻两个有效电流矢量中相位滞后的一个，为零矢量；依据所述占空比函数对所述矩阵整流器进行SVM控制。4.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：茅云寿，王志平，钟榜，鲁遥遥，胡望，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44