[发明专利]一种基于变摄动扩张观测器的逆变器自适应控制方法

权利要求书

1.一种基于变摄动扩张观测器的逆变器自适应控制方法，该逆变器结构包括直流源、三相全桥拓扑结构、LC滤波器、负载、基于变摄动扩张观测器的自适应控制器、SVPWM调制模块，其特征在于，所述基于变摄动扩张观测器的自适应控制器自适应控制包括如下步骤：

S1：构建三相逆变器数学模型，所述三相逆变器包括直流源、与直流源连接的三相全桥拓扑结构、LC滤波器以及负载；

S2：建立变摄动扩张观测器，首先根据状态变量建立扩张观测器，并设计摄动参数ε，设计出变摄动扩张观测器；所述变摄动扩张观测器将负载电流项作为被扩张的新状态变量x₃，得到输出电压观测值、电感电流观测值、负载电流项观测值

S3：设计滑模面，根据所设计的滑模面且以观测值作为辅助模型的输入端，通过观测值计算出辅助模型

S4：在所述滑模面基础上结合辅助模型设计等效控制，并确定等效控制律

S5：在S4的滑模面基础上设计超螺旋算法的控制律并确定其在有限时间内收敛于滑动模型的充分条件；

S6：通过辅助模型并结合所述滑模面、等效控制、超螺旋算法设计出自适应控制律u^j，得到系统的自适应控制律

2.根据权利要求1所述的基于变摄动扩张观测器的逆变器自适应控制方法，其特征在于，所述步骤S2中变摄动扩张观测器为：

其中，ε＞0，当t→∞时，所述变摄动扩张观测器的收敛条件为：

其中，η为观测误差，Q、P为对称正定矩阵，λ_min(Q)为Q的最小特征值，||·||为欧几里德范数，d₁,d₂,d₃为正实数且多项式s³+d₁s²+d₂s+d₃满足赫尔维茨判据；ε为摄动参数；

所述摄动参数ε满足：其中，μ、λ₁、λ₂为正实数，e是自然对数底数，t_max为最大变化时刻。

3.根据权利要求1所述的基于变摄动扩张观测器的逆变器自适应控制方法，其特征在于，所述S3中滑模面在传统滑模面中加入了积分项其具体为：

其中，j＝α,β；c₁、c₂、c₃均大于零，为两相静止坐标下的参考输出电压，x₁为输出电压。

4.根据权利要求3所述的基于变摄动扩张观测器的逆变器自适应控制方法，其特征在于，所述S3中辅助模型为：

其中，

5.根据权利要求1所述的基于变摄动扩张观测器的逆变器自适应控制方法，其特征在于，所述S4中结合李雅普诺夫第二判别法与辅助模型设计等效控制律确保平衡状态的可达性与跟踪性能，所述等效控制律为：

其中，c₂均大于零，k_g为控制器增益影响误差收敛速度，

6.根据权利要求1所述的基于变摄动扩张观测器的逆变器自适应控制方法，其特征在于，所述S5的超螺旋算法的系统模型为：

其中，为状态向量，为该系统输入，s^j(t,x):Rⁿ⁺¹→R为滑动变量，a(x)、b(x,u)为平滑不确定函数。

7.根据权利要求6所述的基于变摄动扩张观测器的逆变器自适应控制方法，其特征在于，所述超螺旋算法的控制律由两项组成，一项是其不连续时间导数的积分，另一项是可获得的滑动变量s^j的连续函数：

其中，σ＞0可由边界条件式设计参数，滑动变量s^j相对于控制输入u的关联度为1，即Φ，Γ_m和Γ_M为正常数，sign(·)为符号函数，

8.根据权利要求7所述的基于变摄动扩张观测器的逆变器自适应控制方法，其特征在于，所述超螺旋算法的控制律在有限时间内收敛于滑动模型的充分条件为：