[发明专利]一种具有延时补偿功能的两相正交逆变电源控制方法

摘要

本发明公开了一种具有延时补偿功能的两相正交逆变电源快速电流跟踪控制方法。在电流的反馈控制环节中加入了一种迭代学习算法，通过反复应用先前实验得到的信息来实现电流的快速补偿输出，改善PWM逆变器输出交流电流的响应性能，改善控制质量。针对控制系统存在的延时影响输出电流动态跟踪性能及系统的稳定性，引入了一种Smith预估器来消除系统延时的影响。Smith预估器本质上是对滞后环节进行预估并做合适的补偿，使闭环特征方程中不含滞后环节，从而改善系统的动态特性和稳定性。因此，对于需要频繁正反转交替的电磁搅拌来说，本发明的控制方法可以明显提高了系统的稳定性能和响应速度。

主权项

1.一种具有延时补偿功能的两相正交逆变电源控制方法，适用于电磁搅拌用的两相正交逆变电源系统：所述两相正交逆变电源包括依次连接的直流电源、三相逆变桥、输出滤波电感；所述两相逆变电源通过电缆接入电磁搅拌器；其特征在于，包括以下步骤：1)在每个采样周期的起始点，对逆变器输出电流iα、iβ、ic进行采样，并将其记做为ix，其中x＝α,β,c；2)将逆变器输出电流i_α实时地传送至锁相环模块，计算得到工作角频率为ω_o；3)构造其中两个桥臂的输出电流指令为：其中为根据实际要求给定的电流幅值，则根据基尔霍夫电流定律得到另外一个桥臂电流指令值为：并将记做4)根据电路拓扑，建立电磁搅拌的两相正交数学模型：其中，L_α＝L_β＝L_c+L_load，r_α＝r_β＝r_c+R_load，L_c，r_c分别为输出滤波器的等效电感与等效电阻，L_load，R_load分别为电磁搅拌器线圈的等效电感和等效电阻；将L_α、L_β、L_c记做为L_x，其中x＝α,β,c；5)将上述两相正交数学模型离散化，得到第x相桥臂的离散数学模型：其中u_x＝d_xu_dc，d_x为第x相桥臂的有效占空比，u_dc为逆变器直流侧电压，T_s为逆变器的采样周期，从而推导出状态观测器的输出值其表达式如下：6)将步骤5)中状态观测器的输出值经过延时模块e^‑τs得到式中τ为系统的延时，再将减去得到Smith预估器的输出Δi_x(k)，即7)将步骤6)所得Δix(k)叠加到逆变器输出电流ix，得到输出电流的反馈值ix,f；8)将步骤3)和7)得到的逆变器输出电流参考值与反馈值i_x,f做差，再将误差送到电流调节器G(x)，从而得到驱动信号的占空比r_x(k)；9)利用s域内迭代控制方法，对步骤8)得到的占空比信号rx(k)进行修正，通过电流迭代学习控制器后得到学习后的驱动信号的占空比dx(k+1)：其中，dx(k+1)表示第k+1时刻修正后的实际输出占空比值；dx(k)表示第k时刻修正后的实际输出占空比值；dx(k‑1)表示第k‑1时刻修正后的实际输出占空比值；λ为遗忘因子，取值范围为0＜λ＜1；Ts为控制周期；10)将步骤9)得到的实际占空比信号dx(k+1)送到驱动保护电路，产生驱动信号，用来驱动两相正交逆变电源系统。