[发明专利]一种前馈电压补偿的轻量化控制策略

摘要

本发明公开了一种前馈电压补偿的轻量化控制策略，包括以下步骤：步骤1：建立一种基于电容电流为0的控制策略；步骤2：基于电压前馈补偿的控制策略分析；步骤3：进一步考虑到微分算子对于控制系统的不良影响，建立了一种通过基于欧拉法预测模型的去微分方法：将发明所研究的补偿控制策略进行仿真验证，仿真结果证明了该控制策略的正确性，验证了在不同工况下稳定性算法和补偿控制策略的合理性。

主权项

1.一种前馈电压补偿的轻量化控制策略，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：建立一种基于电容电流为0的控制策略；/n步骤2：基于电压前馈补偿的控制策略分析；/n根据网侧牵引变流器数学模型，网侧对牵引传动系统主电路所提供的输出功率表示为：/n /nU_s,i_s分别表示网侧的电压和电流，i_load表示负载电流，L_N表示网侧电感，t表示积分的时间，U_dc(U_dc也可以写成V_dc)表示直流侧的电压，C_d表示支撑电容的容值。/n逆变器的输入功率P_inv采用dq模型将其展开，表示为：/n /ni_d2和i_q2分别表示逆变器输入电流的d轴和q轴分量，v_d2和v_q2分别表示逆变器输入电压的d轴和q轴分量。/n其中整流器输出电流i_con表示为：/n /n逆变器输入电流i_inv表示为：/n /n所以支撑电容器电流i_cap等于：/n /n支撑电容器的支路电流i_cap的大小将直接影响直流中间回路的电压变化情况。因此，假设i_cap被调制为零，则直流中间回路的电压不会发生变化，即可实现其支撑电容最小化。通过研究i_cap＝0的控制策略，研究在该牵引系统中使用非常小的支撑电容器的控制方法。其目的是使脉冲整流器输出电流值i_con与逆变器输出电流值i_inv相同，以使i_cap＝0。在估计i_inv的值时我们可以使用电动机参数对其进行定量的求解。/n电压电流的补偿控制思路是对负载电流前反馈的补偿方法，通过计算逆变器侧电流i_inv，并且从转换器侧馈送等量的电流以使i_cap＝0。在这种情况下，获得对应的转换器电流i₁，使得其中E₁为控制电路的给定电压，i_dc2为补偿电流。通过引入补偿电流i₁，来抵消出现在转换器块内的1/sC块之前的i_inv，SC和SL为两种微分模块。/n但是由于电压限制和稳定性的关系，PI增益一般不会在实际运用中选的很高。另一方面，1/sL会产生动态延迟，由于开关频率选择大小的影响，产生的动态延迟将大大影响其控制性能，并且i_inv在速度反转的过程中也会急剧变化。这类控制策略在动车牵引系统中会产生如同阶跃函数变化的状况。补偿动作不够快，导致i_cap并不能完全匹配控制策略的进程，直流回路电压也会产生较大波动。根据交直交电路系统的相关特点(单相整流，三相逆变，低开关频率等)，针对以电压节点前馈补偿为控制核心的控制策略进行分析。/n所提出的控制器的主要区别在于，将补偿值应用在节点电压v*上。/n /n其中k_p1和k_i1为整流器的两个闭环pi控制参数，为给定的电容电流补偿值。/n由于从节点α到β的前馈增益是统一的，因此利用补偿项v_1ff完全抵消i_inv。因此，该控制系统的优点在于不需要PI控制器再到补偿模块进行作用，因此可以避免与PI控制器相关联的响应延迟。/n