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专利号: 2019104325467
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2025-03-25
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种三相PWM整流器直接功率控制方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:根据三相PWM整流器网侧的三相电流和三相电压,计算三相PWM整流器的瞬时有功功率和瞬时无功功率,构建三相PWM整流器的平均状态空间模型;

在三相PWM整流器的平均状态空间模型中引入解耦控制信号,计及系统中的不确定项,设计无功功率的神经网络自适应Backstepping控制器和直流输出电压的神经网络自适应Backstepping控制器;所述系统中的不确定项包括直流输出电压模型中的不确定项和无功功率模型中的不确定项;

将直流输出电压VO的平方与直流输出电压给定值的平方 的误差和有功功率输入到直流输出电压的神经网络自适应Backstepping控制器获取输出控制率upcon;将无功功率Q和无功功率的给定值Q*的误差输入无功功率的神经网络自适应Backstepping控制器获取输出控制率uqcon;

将对upcon和uqcon进行耦合变换得到的耦合结果在电压空间矢量的d轴分量ucond和q轴分量uconq作为SVPWM调制策略的输入,得到三相PWM整流器中开关的开关控制信号;

所述无功功率的神经网络自适应Backstepping控制器的输出控制律uqcon为:式中,kq为正常数, rL为网侧滤波电感L的等效电阻,Us为电网相电压的有效值,Q为无功功率,eq为无功功率误差,Q*为无功功率的给定值, 为wq的估测值,wq为无功功率模型中的不确定项, 为最小误差Eq的估测值;

直流输出电压的神经网络自适应Backstepping控制器的输出控制律upcon为:式中,C为直流输出端的滤波电容,Rl为负载等效电阻,α1为Backstepping控制器递归过程中的稳定函数,ev为直流输出电压的误差,es为虚拟控制误差,kv、ks为正常数,P为有功功率, 为wp的估测值,wP为直流输出电压模型中的不确定项, 为最小误差Eq的估测值。

2.根据权利要求1所述的三相PWM整流器直接功率控制方法,其特征在于,计算三相PWM整流器的瞬时有功功率和瞬时无功功率的方法包括如下步骤:使用等功率clark变换方法和等功率park变换方法,对三相PWM整流器网侧的三相电压和三相电流进行三相静止坐标系到两相旋转坐标系的等功率坐标变换,得到两相旋转坐标系下电压值的d轴分量usd、电压值的q轴分量usq、电流值的d轴分量isd、电流值的q轴分量isq;

三相PWM整流器的瞬时有功功率和瞬时无功功率的计算公式为:P=usdisd+usqisq

Q=usqisd-usdisq

其中,P为三相PWM整流器的瞬时有功功率,Q为三相PWM整流器瞬时无功功率。

3.根据权利要求1所述的三相PWM整流器直接功率控制方法,其特征在于,三相PWM整流器的平均状态空间模型为:

其中,VO为三相PWM整流器的直流输出电压,usd为三相PWM整流器网侧的三相电压进行三相静止坐标系到两相旋转坐标系的等功率变换后得到两相旋转坐标系下电压值的d轴分量,P为三相PWM整流器的瞬时有功功率,Q为三相PWM整流器的瞬时无功功率,Dd和Dq分别为占空比在d轴和q轴上的分量,C为三相PWM整流器直流输出端的滤波电容,Us是电网相电压的等效值,rL为网侧滤波电感L的等效电阻; Rl为负载等效电阻。

4.根据权利要求1所述的三相PWM整流器直接功率控制方法,其特征在于,设计无功功率的神经网络自适应Backstepping控制器的方法包括如下步骤:构建计及系统不确定项的三相PWM整流器的无功功率Q模型的动态方程:其中, Us是电网相电压的等效值,rL为网侧滤波电感L的等效电阻;uq为解耦控制信号;wq为无功功率模型中的不确定项;

根据计及不确定项的三相PWM整流器的无功功率模型动态方程,设计无功功率的神经网络自适应Backstepping控制器。

5.根据权利要求1所述的三相PWM整流器直接功率控制方法,其特征在于,设计直流输出电压的神经网络自适应Backstepping控制器的方法包括:构建计及系统不确定项的三相PWM整流器的直流输出电压模型的动态方程:其中, Us是电网相电压的等效值,rL为网侧滤波电感L的等效电阻;C为三相PWM整流器直流输出端的滤波电容;up为解耦控制信号;wp为直流输出电压模型中的不确定项;Rl为负载等效电阻;VO为三相PWM整流器的直流输出电压;

根据计及不确定项的三相PWM整流器的直流输出电压动态方程,设计直流输出电压的神经网络自适应Backstepping控制器。

6.根据权利要求1所述的三相PWM整流器直接功率控制方法,其特征在于,所述系统中不确定项的表达式为:

其中,ΔLs,ΔC,Δrs,和ΔRl分别为Ls,C,rs,和Rl的变化量;

Us是电网相电压的等效值,rL为网侧滤波电感L的等效电阻;C为三相PWM整流器直流输出端的滤波电容;up为解耦控制信号;wp为直流输出电压模型中的不确定项,wq为无功功率模型中的不确定项;Rl为负载等效电阻;VO为三相PWM整流器的直流输出电压;

wP和wq的边界假设给定为|wp(t)|<ρp,|wq(t)|<ρq,其中|·|为取绝对值运算,ρp和ρq为给定正常数。

7.根据权利要求1所述的三相PWM整流器直接功率控制方法,其特征在于,所述方法还包括使用神经网络观测器获取直流输出电压模型中不确定项wp的估测值和无功功率模型中不确定项的估测值。

8.根据权利要求7所述的三相PWM整流器直接功率控制方法,其特征在于,直流输出电压模型中不确定项wp的估测值 的表达式为:其中,Wp为直流输出电压的神经网络自适应Backstepping控制器中神经网络观测器的输出层与隐藏层间的权重矩阵,Op为直流输出电压的神经网络自适应Backstepping控制器中神经网络观测器的输出;

无功功率模型中不确定项wq的估测值 的表达式为:其中,Wq为无功功率的神经网络自适应Backstepping控制器的中神经网络观测器的输出层与隐藏层间的权重矩阵,Oq为无功功率的神经网络自适应Backstepping控制器中神经网络观测器的输出。