面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制方法及系统技术方案

本发明专利技术属于电力电子控制技术领域，提供了一种面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制方法及系统。其中，该方法包括获取PWM整流器的负载电流；将负载电流前馈至含有第一待设计增益参数的状态变换中；其中，状态变换中构建了变换后的参数与PWM整流器状态变量的关系；PWM整流器状态变量包括直流电压的平方值、无功功率和有功功率；状态变换后的参数经含有第二待设计增益参数的单环直接增益规律的控制，输出在两相静止坐标系下的调制电压以调制PWM整流器；其中，单环直接增益规律包括直流电压控制律和无功功率控制律；第一待设计增益参数大于

【技术实现步骤摘要】
面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制方法及系统
本专利技术属于电力电子控制
，尤其涉及一种面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。传统单向充电机存在能量流动方向单一、输入功率因数低、电流畸变大等缺陷，已成为制约电动汽车发展的主要瓶颈。三相PWM整流器结构简单，既能从电网吸收能量供给动力电池，又能将动力电池存储的能量反馈到电网，是电动汽车双向充电机前端AC/DC整流器的首选。然而，作为电网和电动汽车的直连装置，即会被不平衡、谐波等复杂电网工况影响，又会受不同特性动力电池负载充电特性干扰。常规的比例积分控制(PI)方法，多基于线性化小信号模型，无法保障双向充电机在如此复杂的工况下安全稳定运行。除此之外，专利技术人发现，现有三相PWM整流器控制方案大多采用电压外环、电流/功率内环的双闭环级联结构，控制器参数调整过程繁琐，难以满足负载频繁切换的工况。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制方法及系统，其能够优化直流电压和无功功率跟踪性能，保障三相PWM整流器的安全稳定运行，具有单环控制结构，控制律参数少且整定方便，易于工程实现的优点。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一个方面提供一种面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制方法。<br>一种面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制方法，包括：获取PWM整流器的负载电流；将负载电流前馈至含有第一待设计增益参数的状态变换中；其中，状态变换中构建了变换后的状态变量与PWM整流器状态变量的关系；PWM整流器状态变量包括直流电压的平方值、无功功率和有功功率；状态变换后的状态变量经含有第二待设计增益参数的单环直接增益规律的控制，输出在两相静止坐标系下的调制电压以调制PWM整流器；其中，单环直接增益规律包括直流电压控制律和无功功率控制律；第一待设计增益参数大于C是直流侧电容，RL是负载电阻，M是正定Lyapunov加权矩阵，n0为任意正常数；第二待设计增益参数大于0。本专利技术的第二个方面提供一种面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制器。一种面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制器，包括存储器，所述存储有计算机程序，该程序所述直接增益控制器执行时实现如上述所述的面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制方法中的步骤。本专利技术的第三个方面提供一种面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制系统。一种面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制系统，包括如上述所述的面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制器。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制方法及系统，通过引入含有待设计增益参数的状态变换，将给定PWM整流器系统等价地转化为一个含增益参数的系统，通过选取合适的增益参数保障闭环系统稳定性，从而实现了PWM整流器的安全稳定运行；在本专利技术的所提控制方法下，PWM整流器可以快速精确地跟踪直流电压并实现单位功率因数运行。本专利技术的技术方案所提控制方法在负载变化等扰动下，仍有较好的控制效果，动态响应速度快，抗扰能力强；具有单环控制结构，参数整定方便，易于工程实现；在两相静止坐标系下设计控制律，无需使用锁相环，实时性好，易于推广应用。本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是本专利技术实施例的一种面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制方法的实现框图；图2是本专利技术实施例的直流电压响应波形；图3(a)是本专利技术实施例的直接增益控制的无功功率响应波形；图3(b)是本专利技术实施例的传统比例积分控制的无功功率响应波形；图4(a)是本专利技术实施例的直接增益控制的网侧A相电流响应波形；图4(b)是本专利技术实施例的传统比例积分控制的网侧A相电流响应波形。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。实施例一参照图1，本实施例的一种面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制方法，包括：步骤S101：获取PWM整流器的负载电流。例如：PWM整流器的负载电流通过传感器检测得到。根据三相PWM整流器的工作原理，本实施例的PWM整流器的动态数学模型为：Vdc是直流电压实测值，uα,uβ是两相静止坐标系下的电网电压，ω是三相电压的角频率，C是直流侧电容，L是滤波电感，R是线路等效电阻，RL是负载电阻。P和Q分别为PWM整流器有功功率和无功功率，根据瞬时功率理论有其中iα,iβ是两相静止坐标系下的电网电流。直流电压控制律uP和无功功率控制律uQ定义为其中vα,vβ是PWM整流器在两相静止坐标系下的调制电压。为便于控制器设计，定义PWM整流器状态变量为x2＝P；x3＝Q。则PWM整流器动态数学模型重新描述为PWM整流器的控制目标，一是实现直流电压Vdc跟踪其参考值二是实现网侧电流正弦化，确保系统单位功率因数运行，即无功功率Q趋于0。步骤S102：将负载电流前馈至含有第一待设计增益参数H1的状态变换中；其中，状态变换中构建了变换后的状态变量与PWM整流器状态变量的关系；PWM整流器状态变量包括直流电压的平方值、无功功率和有功功率。具体地，步骤S102中，引入含有待定增益参数H1的状态变换为其中，直流电压参考值一般为常数。对公式(3)中状态变换后的状态变量求导可得为进一步优化PWM整流器在负载扰动下的直流电压控制效果，在控制器实现过程中将公式(5)中的状态变换替换为其中，iL为实测的负载电流。使用式(5)中新的状态变换可将负载信息前馈给控制器，进而可实现在负载扰动下良好的直流电压跟踪控制效果。步骤S103：状态变换后的状态变量经含有第二待设计增益参数的单环直接增益规律的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制方法，其特征在于，包括：/n获取PWM整流器的负载电流；/n将负载电流前馈至含有第一待设计增益参数的状态变换中；其中，状态变换中构建了变换后的状态变量与PWM整流器状态变量的关系；PWM整流器状态变量包括直流电压的平方值、无功功率和有功功率；/n状态变换后的状态变量经含有第二待设计增益参数的单环直接增益规律的控制，输出在两相静止坐标系下的调制电压以调制PWM整流器；其中，单环直接增益规律包括直流电压控制律和无功功率控制律；第一待设计增益参数大于

【技术特征摘要】
1.一种面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制方法，其特征在于，包括：
获取PWM整流器的负载电流；
将负载电流前馈至含有第一待设计增益参数的状态变换中；其中，状态变换中构建了变换后的状态变量与PWM整流器状态变量的关系；PWM整流器状态变量包括直流电压的平方值、无功功率和有功功率；
状态变换后的状态变量经含有第二待设计增益参数的单环直接增益规律的控制，输出在两相静止坐标系下的调制电压以调制PWM整流器；其中，单环直接增益规律包括直流电压控制律和无功功率控制律；第一待设计增益参数大于C是直流侧电容，RL是负载电阻，M是正定Lyapunov加权矩阵，n0为任意正常数；第二待设计增益参数大于0。


2.如权利要求1所述的面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制方法，其特征在于，在两相静止坐标系下的直流电压控制律uP和无功功率控制律uQ为：



其中vα,vβ是PWM整流器在两相静止坐标系下的调制电压，uα,uβ是两相静止坐标系下的电网电压。


3.如权利要求1所述的面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制方法，其特征在于，直流电压控制律的目的是使得直流电压跟踪其参考值。


4.如权利要求1所述的面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制方法，其特征在于，无功功率控制律的目的是实现网侧电流正弦化，确保系统单位功率因数运行，即无功功率趋于0。


5.如权利要求1所述的面向双向充电机前端AC/DC整流器的直接增益控制方法，其特征在于，含有第一待...

【专利技术属性】
技术研发人员：张承慧，付程，张关关，段彬，张宪福，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37