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专利号: 2021105284461
申请人: 杭州电子科技大学
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于极限学习机的滑模变结构的单相逆变器控制系统,其特征在于,包括DSP控制电路、直流电压源、MOSFET开关管、LC滤波电路、电流环和电压环,其中,所述直流电压源向MOSFET开关管输出直流电压,所述DSP控制电路向MOSFET开关管输出驱动信号,控制MOSFET开关管的开断时间,MOSFET开关管经LC滤波电路输出电压给负载;

所述电流环采集负载电流和电感电流,经P控制反馈给DSP控制电路;所述电压环采集负载的输出电压,经PI控制和滑模控制,再经P控制反馈给DSP控制电路。

2.根据权利要求1所述的基于极限学习机的滑模变结构的单相逆变器控制系统,其特征在于,所述电流环包括电感电流采样模块、负载电流采样模块和P控制器,电感电流采样模块和负载电流采样模块的输入均与负载连接,电感电流采样模块和负载电流采样模块的输出均与P控制器连接,P控制器输出与DSP控制电路连接。

3.根据权利要求2所述的基于极限学习机的滑模变结构的单相逆变器控制系统,其特征在于,所述电压环包括依次连接的电压采样模块、PI控制器和滑模控制器,电压采样模块采集负载的输出电压,经PI控制器和滑模控制器后输出给P控制器。

4.根据权利要求1所述的基于极限学习机的滑模变结构的单相逆变器控制系统,其特征在于,所述MOSFET开关管设置4个。

5.根据权利要求1所述的基于极限学习机的滑模变结构的单相逆变器控制系统,其特征在于,所述LC滤波电路为二阶低通滤波。

6.根据权利要求1所述的基于极限学习机的滑模变结构的单相逆变器控制系统,其特征在于,所述滑模控制器输出方程为:其中,L、C分别为电感和电容,K为直流输入电压与高频三角波峰值的比值, 为参考电压的二阶导数,VC为输出电压,为参考电压与输出电压差值的一阶导数,是系统参数干扰、负载扰动以及系统不确定性的总和的逼近项,λ、η、k为常数,都大于0,R为负载,s为定义的滑模面函数,通过参数设定,使s收敛于滑模面,即s=0,在滑模面上,输出电压的跟踪误差以指数速度趋近于0。

7.根据权利要求3所述的基于极限学习机的滑模变结构的单相逆变器控制系统,其特征在于,所述电压采样模块包括LEMLV25‑P芯片。

8.根据权利要求2所述的基于极限学习机的滑模变结构的单相逆变器控制系统,其特征在于,所述电感电流采样模块包括LEMHX05‑P芯片。

9.根据权利要求2所述的基于极限学习机的滑模变结构的单相逆变器控制系统,其特征在于,所述负载电流采样模块包括LEMHX05‑P芯片。

10.一种基于极限学习机的滑模变结构的单相逆变器控制方法,采用权利要求1‑9之一所述的基于极限学习机的滑模变结构的单相逆变器控制系统,其特征在于,包括以下步骤:S10,电压采样及电压环控制;

S20,电流环控制;

S30,电压环控制及电流环控制的输出进行DSP控制,向MOSFET开关管输出驱动信号;

其中,S10,电压采样及电压环控制,包括以下步骤:S11,电压采样模块采集负载的输出电压,经AD转换后计算其RMS值,与标准值比较后,经过PI控制器再与标准值相加,之后乘以单位正弦信号,得到修正后的输出电压参考信号;

S12,修正后的参考信号与输出电压比较得到误差信号,进入电压环控制,定义一个滑模面,并引入极限学习机,对系统干扰进行拟合,与系统数学模型联立得出系统的误差动力学方程,利用李雅普洛夫第二方法推导出滑模控制器表达式;

S13,将控制器的输出代入系统的部分数学模型,得到电感电流的理论值,电压环控制完毕;

S20,电流环控制,包括以下步骤:S21,进入电流环控制,引入负载电流前馈,减少负载的扰动影响,负载电流与电感电流的理论值相加后得到电感电流参考信号;

S22,电感电流参考信号与采样的电感电流比较后经过P控制器得到正弦波控制信号的微调量,电流环控制完毕;

S30,电压环控制及电流环控制的输出进行DSP控制,向MOSFET开关管输出驱动信号,包括以下步骤:

S31,电流环的输出与滑模控制器输出相加得到正弦波控制信号,采用单电压极性切换策略,两个相反的正弦波控制信号与高频三角波比较得到MOSFET开关管的驱动信号;

S32,MOSFET开关管输出交流信号,经LC滤波电路输出低频正弦波,作用于负载。