直流变换器非线性控制方法技术

本发明专利技术公开了直流变换器非线性控制方法，通过选取直流变换器的直流电流为干扰变量，建立所述直流变换器运行于升/降压模式下含干扰变量的升/降压仿射非线性模型；求解所述升/降压仿射非线性模型的升/降压相对阶和升/降压零动态，并保持所述升/降压零动态的稳定在预设范围；建立所述直流变换器运行于升/降压模式下输出对干扰解耦的升/降压非线性控制律，并根据所述升/降压非线性控制律进行输出量对干扰量的解耦控制。能够对直流变换器升压模式和降压模式下的数学模型进行精确线性化处理，从而保证控制的稳定性；能够在出现功率扰动时，维持直流母线电压稳定，保证直流母线的电压质量；提高直流变换器的控制性能和系统的电能质量。能质量。能质量。

【技术实现步骤摘要】
直流变换器非线性控制方法


[0001]本专利技术涉及直流电网
，尤其涉及直流变换器非线性控制方法。

技术介绍

[0002]直流变换器是一种将直流电能变换成负载所需的电压或电流的可控直流电能的电力电子装置。直流变换器通过对电力电子器件的快速通断控制而把恒定直流电压斩成一系列的脉冲电压，通过控制占空比的变化来改变这一脉冲系列的脉冲宽度，以实现输出电压平均值的调节，再经输出滤波器滤波，在被控负载上得到电流或电压可控的直流电能。
[0003]现有技术采用传统的线性控制方法应用于直流变换器，当系统的实际运行状态远离近似线性化所选的状态点时控制性能并不理想，控制的稳定性以及系统的电能质量不高。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供的直流变换器非线性控制方法，能够提高直流变换器控制的稳定性和系统的电能质量，有效提高所述直流变换器的控制性能。
[0005]本专利技术一实施例提供一种直流变换器非线性控制方法，所述方法包括：
[0006]选取直流变换器的直流电流为干扰变量，建立所述直流变换器运行于升压模式下含干扰变量的升压仿射非线性模型；
[0007]求解所述升压仿射非线性模型的升压相对阶和升压零动态，并保持所述升压零动态的稳定在预设范围；
[0008]建立所述直流变换器运行于升压模式下输出对干扰解耦的升压非线性控制律，并根据所述升压非线性控制律进行输出量对干扰量的解耦控制。
[0009]优选地，所述选取所述直流变换器的直流电流为干扰变量，建立所述直流变换器运行于升压模式下含干扰变量的升压仿射非线性模型，具体包括：
[0010]选取所述直流变换器的直流电流为干扰变量，建立所述直流变换器运行于升压模式下含干扰变量的升压仿射非线性模型：
[0011][0012][0013]其中，x为X坐标下的状态变量，x1为X坐标下的第一个状态变量，x2为X坐标下的第二个状态变量，为X坐标下的状态变量的导数，u1为X坐标下所述直流变换器运行于升压模
式时的控制变量，p1为X坐标下所述直流变换器运行于升压模式时的干扰变量，y1为X坐标下所述直流变换器运行于升压模式时的输出变量，f1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的状态变量直接相关的向量场，g1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的控制变量直接相关的向量场，D1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的干扰变量直接相关的向量场，h1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的输出变量直接相关的向量场，u
ES
为所述直流变换器的直流电源侧的电压，i
E
L
S
为直流电源侧的电感电流，u
dc
为所述直流变换器连接的直流母线电压，i
E0S
为流入直流母线的电流；L
dc
为直流电源侧电感；C
dc
为直流母线电容；d1为所述直流变换器升压运行模式的占空比；为直流电源侧的电感电流参考值。
[0014]优选地，所述求解所述升压仿射非线性模型的升压相对阶和升压零动态，并保持所述升压零动态的稳定在预设范围，具体包括：
[0015]计算所述升压仿射非线性模型的李导数
[0016]求解所述升压仿射非线性模型的升压相对阶为1，并进行坐标变换
[0017]根据求解η1(x)＝u
dc
；
[0018]根据非奇异的雅可比矩阵求解
[0019]取z1＝0，求解得到所述升压仿射非线性模型的升压零动态
[0020]通过定电压控制方法对直流母线电压进行控制，保持所述升压零动态稳定在预设范围；
[0021]其中，为求h1(x)对g1(x)的李导数，为求对f1(x)的李导数，Φ1(x)为X坐标下所述直流变换器运行于升压模式时的局部微分同胚，为Φ1(x)的雅可比矩阵，x为X坐标下的状态变量，x1为X坐标下的第一个状态变量，x2为X坐标下的第二个状态变量，z1为Z坐标下所述直流变换器运行于升压模式时的状态变量，η1为Z坐标下所述直流变换器运行于升压模式时的增维状态变量；为Z坐标下所述直流变换器运行于升压模式时的增维状态变量的导数；h1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的输出变量直接相关的向量场；f1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的状态变量直接相关的向量场；g1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的控制变量直接相关的向量场；η1(x)为X坐标下所述直流变换器运行于升压模式时的增维状态变量；u
ES
为所述直流变换器的直流电源侧电压；为直流电源侧的电感电流；u
dc
为所述直流变换器的直流母线电压；C
dc
为直流母线电容；为直流电源侧的电感电流参考值。
[0022]优选地，所述建立所述直流变换器运行于升压模式下输出对干扰解耦的升压非线性控制律，并根据所述升压非线性控制律进行输出量对干扰量的解耦控制，具体包括：
[0023]计算h1(x)对D1(x)的李导数
[0024]计算h1(x)对f1(x)的李导数
[0025]计算h1(x)对g1(x)的李导数
[0026]建立所述直流变换器运行于升压模式下输出对干扰解耦的升压非线性控制律
[0027]根据所述升压非线性控制律进行输出量对干扰量的解耦控制；
[0028]其中，x为X坐标下的状态变量，x1为X坐标下的第一个状态变量，x2为X坐标下的第二个状态变量，f1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的状态变量直接相关的向量场，g1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的控制变量直接相关的向量场，D1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的干扰变量直接相关的向量场，h1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的输出变量直接相关的向量场，u
ES
为所述直流变换器的直流电源侧的电压，为直流电源侧的电感电流，u
dc
为所述直流变换器的直流母线电压，L
dc
为直流电源侧电感，C
dc
为直流母线电容，u1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时输出对干扰解耦的非线性控制律，z1为Z坐标下所述直流变换器运行于升压模式时的状态变量，R为X坐标下的状态变量的权矩阵，P为X坐标下的黎卡提方程的解。
[0029]本专利技术另一实施例提供一种直流变换器非线性控制方法，所述方法包括：
[0030]选取直流变换器的直流电流为干扰变量，建立所述直流变换器运行于降压模式下含干扰变量的降压仿射非线性模型；
[0031]求解所述降压仿射非线性模型的降压相对阶和降压零动态，并保持所述降压零动态的稳定在预设范围；
[0032]建立所述直流变换器运行于降压模式下输出对干扰解耦的降压非线性控制律，并根据所述降压非线性控制律进行输出量对干扰量的解耦控制。
[0033]优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流变换器非线性控制方法，其特征在于，所述方法包括：选取直流变换器的直流电流为干扰变量，建立所述直流变换器运行于升压模式下含干扰变量的升压仿射非线性模型；求解所述升压仿射非线性模型的升压相对阶和升压零动态，并保持所述升压零动态的稳定在预设范围；建立所述直流变换器运行于升压模式下输出对干扰解耦的升压非线性控制律，并根据所述升压非线性控制律进行输出量对干扰量的解耦控制。2.如权利要求1所述的直流变换器非线性控制方法，其特征在于，所述选取所述直流变换器的直流电流为干扰变量，建立所述直流变换器运行于升压模式下含干扰变量的升压仿射非线性模型，具体包括：选取所述直流变换器的直流电流为干扰变量，建立所述直流变换器运行于升压模式下含干扰变量的升压仿射非线性模型：变量的升压仿射非线性模型：其中，x为X坐标下的状态变量，x1为X坐标下的第一个状态变量，x2为X坐标下的第二个状态变量，为X坐标下的状态变量的导数，u1为X坐标下所述直流变换器运行于升压模式时的控制变量，p1为X坐标下所述直流变换器运行于升压模式时的干扰变量，y1为X坐标下所述直流变换器运行于升压模式时的输出变量，f1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的状态变量直接相关的向量场，g1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的控制变量直接相关的向量场，D1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的干扰变量直接相关的向量场，h1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的输出变量直接相关的向量场，u
ES
为所述直流变换器的直流电源侧的电压，为直流电源侧的电感电流，u
dc
为所述直流变换器连接的直流母线电压，为流入直流母线的电流；L
dc
为直流电源侧电感；C
dc
为直流母线电容；d1为所述直流变换器升压运行模式的占空比；为直流电源侧的电感电流参考值。3.如权利要求1所述的直流变换器非线性控制方法，其特征在于，所述求解所述升压仿射非线性模型的升压相对阶和升压零动态，并保持所述升压零动态的稳定在预设范围，具体包括：计算所述升压仿射非线性模型的李导数
求解所述升压仿射非线性模型的升压相对阶为1，并进行坐标变换根据求解η1(x)＝u
dc
；根据非奇异的雅可比矩阵求解取z1＝0，求解得到所述升压仿射非线性模型的升压零动态通过定电压控制方法对直流母线电压进行控制，保持所述升压零动态稳定在预设范围；其中，为求h1(x)对g1(x)的李导数，为求对f1(x)的李导数，Φ1(x)为X坐标下所述直流变换器运行于升压模式时的局部微分同胚，为Φ1(x)的雅可比矩阵，x为X坐标下的状态变量，x1为X坐标下的第一个状态变量，x2为X坐标下的第二个状态变量，z1为Z坐标下所述直流变换器运行于升压模式时的状态变量，η1为Z坐标下所述直流变换器运行于升压模式时的增维状态变量；为Z坐标下所述直流变换器运行于升压模式时的增维状态变量的导数；h1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的输出变量直接相关的向量场；f1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的状态变量直接相关的向量场；g1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的控制变量直接相关的向量场；η1(x)为X坐标下所述直流变换器运行于升压模式时的增维状态变量；u
ES
为所述直流变换器的直流电源侧电压；为直流电源侧的电感电流；u
dc
为所述直流变换器的直流母线电压；C
dc
为直流母线电容；为直流电源侧的电感电流参考值。4.如权利要求1所述的直流变换器非线性控制方法，其特征在于，所述建立所述直流变换器运行于升压模式下输出对干扰解耦的升压非线性控制律，并根据所述升压非线性控制律进行输出量对干扰量的解耦控制，具体包括：计算h1(x)对D1(x)的李导数计算h1(x)对f1(x)的李导数计算h1(x)对g1(x)的李导数
建立所述直流变换器运行于升压模式下输出对干扰解耦的升压非线性控制律根据所述升压非线性控制律进行输出量对干扰量的解耦控制；其中，x为X坐标下的状态变量，x1为X坐标下的第一个状态变量，x2为X坐标下的第二个状态变量，f1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的状态变量直接相关的向量场，g1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的控制变量直接相关的向量场，D1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的干扰变量直接相关的向量场，h1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时与X坐标下的输出变量直接相关的向量场，u
ES
为所述直流变换器的直流电源侧的电压，为直流电源侧的电感电流，u
dc
为所述直流变换器的直流母线电压，L
dc
为直流电源侧电感，C
dc
为直流母线电容，u1(x)为所述直流变换器运行于升压模式时输出对干扰解耦的非线性控制律，z1为Z坐标下所述直流变换器运行于升压模式时的状态变量，R为X坐标下的状态变量的权矩阵，P为X坐标下的黎卡提方程的解。5.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭天宇，郭琦，郭海平，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：