[发明专利]双向充电机前端整流器高抗扰反步控制方法及系统

说明书

本发明属于整流器控制领域，提供了一种双向充电机前端整流器高抗扰反步控制方法及系统。其中，该双向充电机前端整流器高抗扰反步控制方法包括构建扰动下的双向充电机前端整流器的动态数学模型；获取三相电网电压、电网电流及整流器直流电压，计算有功功率和无功功率，结合直流电压参考值和无功功率参考值，设计带扰动估计值的反步控制律；构造扰动观测器来获取整流器动态模型中等价扰动的估计值，并作为所述反步控制律的扰动估计值输入；基于整流器闭环系统稳定性，求解出反步控制律和扰动观测器的参数，以实现双向充电机前端整流器的反步控制。

技术领域

本发明属于整流器控制领域，尤其涉及一种双向充电机前端整流器高抗扰反步控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

三相PWM整流器具有能量双向流动、输入功率因数可调等优点，是电动汽车双向充电机前端整流器的首选。常规的整流器方案以线性化模型的比例积分控制为主，虽然结构简单，但是参数整定困难，且无法保证整流器在大范围内的系统稳定性。反步控制是一类控制律结构简单且动静态控制性能良好的非线性控制方法，能够克服上述控制问题。

但是，发明人发现，传统反步控制方法严重依赖系统数学模型，当整流器参数不确定，或受到外部扰动时，系统控制性能下降。特别是，双向充电机负载为动力电池，负载特性不一致且功率变化范围大，即系统负载扰动大，容易引起充电机的直流电压跌落或突增，恶化充电性能，甚至导致双向充电系统无法正常运行。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种双向充电机前端整流器高抗扰反步控制方法及系统，其能够优化直流电压和无功功率跟踪性能，提高整流器抗干扰能力，保障充电系统的高效安全运行。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种双向充电机前端整流器高抗扰反步控制方法，其包括：

构建扰动下的双向充电机前端整流器的动态数学模型；

获取三相电网电压、电网电流及整流器直流电压，计算有功功率和无功功率，结合直流电压参考值和无功功率参考值，设计带扰动估计值的反步控制律；

构造扰动观测器来获取整流器动态模型中等价扰动的估计值，并作为所述反步控制律的扰动估计值输入；

基于整流器闭环系统稳定性，求解出反步控制律和扰动观测器的参数，以实现双向充电机前端整流器的高抗扰反步控制。

进一步地，通过构造Lyapunov函数来求解反步控制律和扰动观测器的参数。

进一步地，Lyapunov函数为：

其中表示等价扰动的估计误差；为等价扰动的估计值，d₁、d₂和d₃是等价扰动；e₁为整流器直流电压误差，e₂为有功功率误差，e₃为无功功率误差。

进一步地，双向充电机前端整流器的动态数学模型为：

双向充电机前端整流器的数学模型中整流器直流电压的微分值、有功功率的微分值和无功功率的微分值与相应等价扰动的叠加。

进一步地，带扰动估计值的反步控制律P^ref、u_P和u_Q为