[发明专利]基于自抗扰控制的UPS三相PWM电压源逆变器及控制方法

权利要求书

1.一种基于自抗扰控制技术的UPS三相PWM电压源逆变器，其特征是，包括自抗扰控制器ADRC和UPS三相PWM电压源逆变器，UPS三相PWM电压源逆变器为自抗扰控制器ADRC的受控对象；自抗扰控制器ADRC包括跟踪微分控制器TD、扩张状态观测器ESO、非线性状态误差反馈控制器NLSEF；跟踪微分控制器TD的输入端接输入信号，输出端连接非线性状态误差反馈控制器NLSEF输入端和扩张状态观测器ESO输出端，扩张状态观测器ESO输入端连接UPS三相PWM电压源逆变器输入端，非线性状态误差反馈控制器NLSEF输出端连接扩张状态观测器ESO输出端。

2.如权利要求1所述的基于自抗扰控制技术的UPS三相PWM电压源逆变器，其特征是，UPS三相PWM电压源逆变器的逆变部分为三相桥式逆变电路，采用180度导电方式，同一列上下两桥臂同相，且每一相的导通角度相互差120度；任意一个时刻，6个桥臂中均有3个桥臂同时导通；

负载相电压U_aN、U_bN、U_cN为：

逆变电路与PWM技术相结合形成三相桥式PWM逆变电路；

调制使用双极性方法，A、B、C三相各自产生本相的PWM调制波，载波U_C共用同一个波。

3.一种基于自抗扰控制技术的UPS三相PWM电压源逆变器控制方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1、选择任意一相，将指定电压U_ref(t)输入自抗扰控制器ADRC的In1端，该相反馈的电压U(t)输入In2端，通过自抗扰控制器ADRC实现反馈信号跟随指定信号；

步骤2、再将输出信号与指定电压进行比较，将比较结果输入PWM Generator模块进行调制产生PWM波；

步骤3、最后输入三相桥控制端口，对各桥臂进行控制。

4.如权利要求3所述的基于自抗扰控制技术的UPS三相PWM电压源逆变器控制方法，其特征是，控制方法的具体实现包括以下步骤：

(1)、跟踪微分控制器TD通过将系统输入信号分解成三个状态的微分信号，与反馈量对应的微分信号比较，得到比较量；

(2)扩张状态观测器ESO根据输入输出量，对系统的各阶状态进行估计，并模拟出内外扰动，再通过非线性状态误差反馈控制器NLSEF给扰动加以实时动态反馈补偿，使系统线性化为积分器串联结构；

(3)非线性状态误差反馈控制器NLSEF用于对补偿量的差值部分进行抑制，并且对各阶信号的比较量进行非线性组合。

5.如权利要求4所述的基于自抗扰控制技术的UPS三相PWM电压源逆变器控制方法，其特征是，跟踪微分控制器TD的状态方程为：

式中：v₀是跟踪微分控制器TD的输入信号，即给定电压信号U_ref(t)；v₁是该输入信号的过渡信号；v₂是v₁的微分信号；v₃是v₂的微分信号；u为扩张状态观测器的输入；r称为速度因子。

6.如权利要求4所述的基于自抗扰控制技术的UPS三相PWM电压源逆变器控制方法，其特征是，扩张状态观测器ESO的状态方程是：

式中：z₁，z₂，z₃为跟踪对象状态变量，z₄为系统估计出的扰动；β₁、β₂、β₃、β₄为大于0的待确定的观测器参数；b₀是对控制量增益b的估算值；e为扩张状态观测器ESO的输出与跟踪微分控制器TD参考值输出的误差；fal函数为一合适的非线性函数；d＝rh，其中r为速度因子、h为滤波因子，两者为可调参数。

7.如权利要求4所述的基于自抗扰控制技术的UPS三相PWM电压源逆变器控制方法，其特征是，非线性状态误差反馈控制器NLSEF的状态方程为：

式中：u₀为非线性状态误差反馈控制器NLSEF的传递函数；e₁为过渡过程和状态变量的差值，e₂、e₃为对应微分和状态变量的差值；α为函数fal的一个可调参数。