基于觀(guān)測(cè)器的單相逆變器電流跟蹤算法研究.pdf

1、近年來(lái)，逆變技術(shù)作為電力電子技術(shù)的一個(gè)重要分支，在交流驅(qū)動(dòng)、有源濾波器、靜止無(wú)功補(bǔ)償器、電網(wǎng)互聯(lián)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。逆變器作為電網(wǎng)中的重要接口設(shè)備，其性能的優(yōu)劣決定了電能的質(zhì)量。因此，吸引了大量學(xué)者致力于逆變控制技術(shù)的研究。
　　逆變器控制的核心問(wèn)題是電流跟蹤控制。模型預(yù)測(cè)控制算法具有控制效果好、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可有效地克服過(guò)程的不確定性、非線(xiàn)性和耦合性，因此，在電力電子領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，模型預(yù)測(cè)控制是一類(lèi)基于模型的

2、控制方法。在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)模型與真實(shí)被控系統(tǒng)之間總存在著偏差，這將大大降低系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和控制精度，甚至?xí)茐南到y(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　本文從模型未知偏差消除和精確電流跟蹤這樣兩個(gè)主要問(wèn)題出發(fā)，提出了三種單相逆變器自適應(yīng)電流跟蹤方法。三種方法均基于觀(guān)測(cè)器技術(shù)結(jié)合有限集模型預(yù)測(cè)控制的架構(gòu)，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于觀(guān)測(cè)器的設(shè)計(jì)上。通過(guò)在線(xiàn)辨識(shí)和補(bǔ)償模型中的未知偏差，獲得準(zhǔn)確的系統(tǒng)模型，最終實(shí)現(xiàn)精確電流跟蹤。
　　第一種方法將模型誤差描述為兩個(gè)

3、同頻同相但幅值不同的正弦和余弦信號(hào)相加的形式，進(jìn)而將原電路方程增廣為三階時(shí)變狀態(tài)空間模型，并基于此設(shè)計(jì)了類(lèi)龍貝格觀(guān)測(cè)器。由拉塞爾不變集原理證明了其穩(wěn)定性。
　　第二種方法則將模型誤差描述為幅值相位未知的正弦信號(hào)，并通過(guò)構(gòu)造輔助變量的形式，將電路方程增廣為三階時(shí)不變狀態(tài)空間模型，并基于此設(shè)計(jì)了龍貝格觀(guān)測(cè)器，由李亞普若夫穩(wěn)定性原理保證其穩(wěn)定。
　　第三種方法利用多采樣控制器結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，將模型誤差描述為常量，進(jìn)而獲得二階時(shí)不變狀態(tài)

4、空間模型，并基于此設(shè)計(jì)了龍貝格觀(guān)測(cè)器，由李亞普若夫穩(wěn)定性原理保證其穩(wěn)定。
　　為了驗(yàn)證控制策略的有效性，本文還設(shè)計(jì)了一套快速控制原型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是基于美國(guó)國(guó)家儀器公司的嵌入式控制器CompactRIO開(kāi)發(fā)的，集在線(xiàn)調(diào)參、在線(xiàn)監(jiān)視、數(shù)據(jù)記錄、實(shí)時(shí)控制為一體，具有良好的擴(kuò)展性，并且與科學(xué)數(shù)據(jù)分析軟件Matlab相兼容，方便后期的數(shù)據(jù)離線(xiàn)分析。
　　Matlab仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，本文所提及的方法能實(shí)現(xiàn)精確的電流跟蹤，