[发明专利]一种矩阵整流器的趋近律滑模控制方法

说明书

技术领域

本发明及电力电子技术领域，具体涉及一种应用于矩阵式整流器的趋近律滑模控制方法。

背景技术

矩阵整流器(Matrix Rectifier，MR)是一种通用的降压型三相AC-DC变换器，能够实现真正的四象限运行，正弦输入电流和功率因数可调等，可以产生进行幅值可调、极性可调的直流电压源，应用范围比较广泛。常见矩阵整流器使用的控制方法(通过矩阵整流器的控制单元)有：滞环比较跟踪控制和PI电压环控制等，这些控制方法鲁棒性较差，而且在外部参数急剧变化时动态响应慢，电压脉动大同时会产生超调现象而且无法解决因输入滤波器和负载的变化所导致的网侧输入功率因数下降等问题。为了提高网侧功率因数和抑制直流输出电压的脉动，引入趋近律滑模控制。该方法通过设计适当的滑模函数和控制函数，根据控制需要动态的切换控制状态。通过滑模控制对网侧功率因数实施动态补偿，并对直流输出电压实施跟踪控制，可以有效的解决上述问题。而且趋近律滑模控制系统的稳定性与动态品质仅取决于滑模面及其参数，这种特性使参数扰动和外部干扰对控制系统无效化。因而，采用此种控制方法具有很好的鲁棒性及动态性能，可靠性高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矩阵整流器的趋近律滑模控制方法，即矩阵整流器在不同工况下，均能保证输出电压稳定，并且能对网侧功率因数进行补偿。本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种矩阵整流器的趋近律滑模控制方法，其包括以下步骤：

(1)针对相位补偿，设滑模函数其中c₁为正常数，为矩阵整流器网侧功率因数角，采用等速趋近律初步设定ε₁＝1.05，当S₁>0时，补偿角为当S₁<0时，补偿角为通过实时选择补偿角，实现对功率因数角进行趋近律滑模控制的目的；

(2)针对直流输出电压控制，检测矩阵整流器直流输出电压V_o，并与目标期望电压V_ref比较得e_v＝V_o-V_ref，设滑模函数(^.表示一阶导数)，式中c₂为正常数；采用指数趋近律S·2=-ϵ2sgnS2-kS2,]]>当S₂>0时，设定电流调制系数当S₂<0时，设定电流调制系数其中，ε₂、k均为预设的正数，L_o和C_o为输出滤波器的电感值与电容值，V_im为主电路输入相电压的幅值；通过对m的控制，使输出电压稳定。

上述的一种矩阵整流器的趋近律滑模控制方法中，获得电流调制系数m和偏移角度后，θ为矩阵整流器输入电源角位移，矩阵整流器的控制单元分别计算开关矢量的时间和分配脉冲控制矩阵整流器主电路的双向开关。

上述的一种矩阵整流器的趋近律滑模控制方法中，步骤(1)中，通过传感器实时检测矩阵整流器网侧电压和网侧电流，根据瞬时功率理论，利用克拉克变换得出网侧电压相位移α和网侧电流相位移β，计算出在当前输入条件下矩阵整流器的网侧功率因数角

上述方法中，根据瞬时功率理论，利用克拉克变换得出网侧电压相位移α和网侧电流相位移β，计算出在当前输入条件下矩阵整流器的网侧功率因数角设计滑模函数c₁为正常数。其中上式中，C为滤波电容、U_sm为网侧电压有效值、I_im为网侧输入电流有效值、ω输入电压角频率。采用等速趋近律，即其中ε₁均为预设的正常数(此处预设定为1.05)。做合理简化，可得控制函数为：当S₁>0时，补偿角为当S₁<0时，补偿角为