矩阵变换器自抗扰控制的优化研究

发布时间：2021-01-27 23:10

　　针对矩阵变换器的输出侧性能易受各种不确定性和扰动影响的问题,在此提出一种优化的矩阵变换器自抗扰控制（ADRC）方法。该方法是在传统自抗扰控制器的基础上,通过采用降阶的广义比例积分观测器（GPIO）代替自抗扰控制器中的扩张状态观测器来对其进行优化。降阶GPIO具有同时估计状态以及时变的不确定性与扰动信号的特性,即使在存在扰动和不确定性的情况下,也能使控制系统具有更快的响应速度和更合适的平滑输出。最后通过仿真与实验结果表明,采用优化的ADRC不仅使矩阵变换器系统具有良好的输出性能,而且对各种扰动和不确定性也有很强的鲁棒性能。 

【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(09)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

图３虚拟逆变侧等效电路结构图??Ｆｉｇ．?３?Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｖｉｒｔｕａｌ?ｉｎｖｅｒｔｅｒ??其状态方程为：??

ＧＰＩＯ估计扰动的导数可以提高控制??方法的控制精度，进而使控制系统更加快速和准??确。优化ＡＤＲＣ结构如图４所示。??ＴＤ??ＮＬＳＥＦ??－［￡３／６．??降阶??ＧＰＩＯ??优化的ＡＤＲＣ结构??ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ?ＡＤＲＣ??４??矩阵变换器的自抗扰控制??在此对矩阵变换器的开关算法采用间接空间??矢纛调制法，并由式（５）可知，对矩阵变换器的虚??拟逆变侧采用４个一阶优化的ＡＤＲＣ用于其系统??的控制。采用优化后ＡＤＲＣ的矩阵变换器系统框??图如图５所示。??的输入和输出信号进行观测来实时估计系统的状??态和扰动，并且不依赖于产生扰动的具体数学模??型。ＮＬＳＥＦ主要是补偿系统的参数与扰动，同时抑??制外部扰动以及根据ＴＤ与ＥＳ０两者输出之间的??误差来形成对象所需的控制量。自抗扰控制器的??各重要组成模块的表达形式如下１７｜：??（１）ＴＤ：??＾１＝＾２，??（２）ＥＳ０：??ｉｉ２＝－／？ｓａ／｜ｉ，｜－ｖ０＋＾－｜ｉ；２?｜?，５。??（７）??（８）??（９）??ｓａｉ（ｘ?，５）?＝??／ａ／（ｅ，ａ，５）：??（ｌ〇）??（ＩＤ??Ｉｅ＝ｚ＼－ｙ，?２｜＾ｚ２〇（ｅ?，ｃｋ，，５ｉ〉??ｚ＾ｊ－Ｐ＾ｆａＫｅ?，ａ２，Ｓ２）＋ｂｕ，?，ａ３，５３）??（３）ＮＬＳＥＦ：??ｉｅ，＝Ｖ｜－ｚ，，?Ｃ２＝ｒ２－ｚ２??ｌｕ〇＝Ｋｉ／ａ／（ｅ｜?，ａ４，Ｓ４）＋＾ｊ／ａ／（ｅ２，ａ５，Ｓ５），?ｕ＾Ｕｏ－ｚ＾／ｂ??式中：叫为输入给定值为《。的跟踪值；《为可调参数；??ｙ为系统的撤测输出；＆分别为的估计值；２，为总??扰动的估计值；取，／８２，负为可调参

输送给开??关换流控制器实现对矩阵变换器的控制。??４．１?电压环的ＡＤＲＣ??由上述可知，电压环采用２个一阶优化的??ＡＤＲＣ。其各个组成部分表达形式如下：??（１）ＴＤ：??ｖ?ｌ＝－Ｒｓａｔ（ｖｉ－ｕｘ＇?，８）?（１５）??（２）降阶?ＧＰＩＯ：??）８１＝１０?０００，）８２＝９０?０００；〇：１＝〇（２＝０．２，５｜＝５２＝０．０１，其他??参数同优化的ＡＤＲＣ。为更好地验证优化后ＡＤＲＣ??的控制性能，选择在三相输入电压不平衡的条件??下进行仿真。仿真波形如图６所示。??（ｂ）采用传统ＡＤＲＣ的三相输出电压（Ｃ成用优化ＡＤＲＣ的三相输出电压??图６仿真波形??Ｆｉｇ．?６?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ??对比图６ｂ，ｃ可见，采用优化的ＡＤＲＣ的输出??电压波形比传统ＡＤＲＣ的输出电压波形质量高、??正弦度好。用Ｍａｔｌａｂ对输出电压的数据进行计算??处理可得，采用传统ＡＤＲＣ输出电压７７／Ｚ）＝４．０６％?，??而优化的ＡＤＲＣ输出电压的７７／０＝２．８９％，说明优??化的ＡＤＲＣ具有更好的控制性能。??５．２?实验??利用基于ＤＳＰ＋ＦＰＧＡ为主控制器的样机实验??设备来对所提优化ＡＤＲＣ方法的有效性进行验??证。为进行对比分析，在相同实验参数条件下，分??别对传统ＡＤＲＣ方法与此处介绍的ＡＤＲＣ方法进??行了实验研宄。实验参数与仿真参数相同。实验同??样是在三相输入电压不平衡的条件下进行，实验??波形如图７所示。??第５４卷第９期??２０２０年９月??电力电子技术??Ｐｏｗｅｒ?Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ??Ｖｏｌ．５４，?Ｎｏ．９??Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ?２０２

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3003894