利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2018112225201
申请人: 武汉科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-24
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于优化参数及注入阻尼的无源控制系统,其特征在于包括:交流电源模块、电压信号采集传感器、锁相环、电流信号采集传感器、控制器模块、整流桥功率开关管、直流电源;

所述交流电源模块与所述整流桥功率开关管通过导线连接;所述整流桥功率开关管与所述直流电源通过导线连接;所述交流电源模块与所述电压信号采集传感器通过导线连接;所述电压信号采集传感器与所述锁相环通过导线连接;所述交流电源模块与所述电流信号采集传感器通过导线连接;所述电压信号采集传感器与所述控制器模块通过导线连接;所述锁相环与所述控制器模块通过导线连接;所述电流信号采集传感器与所述控制器模块通过导线连接;所述控制器模块与所述整流桥功率开关管通过导线连接。

2.根据权利要求1所述的基于优化参数及注入阻尼的无源控制系统,其特征在于:所述交流电源模块用于提供三相交流电并由交流电网直接提供;所述电压信号采集传感器用于采集三相交流电的电压信号;所述锁相环根据瞬时三相交流电的电压信号生成角度信号并传输至控制器模块;所述电流信号采集传感器用于采集三相交流电的电流信号;所述控制器模块用于对三相交流电的电压信号以及电流信号进行坐标变化,并进行基于优化参数及注入阻尼的空间矢量脉宽调制算法控制;所述整流桥功率开关管根据所述控制器模块控制将三相交流电整流成直流电;所述用于直流电源提供直流电源。

3.一种利用权利要求1所述的基于优化参数及注入阻尼的无源控制系统进行基于优化参数及注入阻尼的无源控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:通过电压信号采集传感器采集三相电压,通过电流信号采集传感器采集三相电流,根据坐标变换计算坐标轴电压以及电流;

步骤2:根据坐标轴电压以及电流构建具有耗散的端口受控哈密顿数学模型;

步骤3:控制器模块根据d轴开关函数以及q轴开关函数通过变换得到电压控制信号,根据空间矢量脉宽调制算法对所述整流桥功率开关管进行控制,将所述交流电源模块输出的交流电整流为直流电。

4.根据权利要求3所述的基于优化参数及注入阻尼的无源控制方法,其特征在于,步骤

1中所述通过电压信号采集传感器采集三相电压为A相电压ua,B相电压ub,C相电压uc;

步骤1中所述通过电流信号采集传感器采集三相电流为A相电流ia,B相电流ib,C相电流ic;

步骤1中所述根据坐标变换计算坐标轴电压以及电流:

A相电压ua,B相电压ub,C相电压uc通过dq坐标变换转换为d轴电压ud,q轴电压uq;

A相电流ia,B相电流ib,C相电流ic通过dq坐标变换转换为d轴电流id,q轴电流iq。

5.根据权利要求3所述的基于优化参数及注入阻尼的无源控制方法,其特征在于,步骤

2中所述具有耗散的端口受控哈密顿数学模型为:

T * T

其中,J=-J表示系统内部互联矩阵,R=R≥0表示系统的耗散,各矩阵表达式为x1=Lid、x2=Liq、x3=Cudc其中,L为网测等效电感,R为电感、电压源和开关器件的等效电阻之和,C为所述直流电源电容,udc为所述直流电源电压,id为d轴电流,iq为q轴电流,ud为d轴电压,uq为q轴电压,RL为等效负载,ω为交流电源变换角速度,Sd为d轴开关函数,Sq为q轴开关函数;

d轴开关函数以及q轴开关函数为:

其中,Sd为d轴开关函数,Sq为q轴开关函数;α为第一优化参数;β为第二优化参数;γ为第三优化参数;ra1为第一注入阻尼;ra2为第二注入阻尼;ra3为第三注入阻尼;R为电感、电压源和开关器件的等效电阻之和,C为所述直流电源电容,udc为所述直流电源电压,udcr为期望直流电源电压,id为d轴电流,iq为q轴电流,ud为d轴电压,uq为q轴电压,RL为等效负载;ω为交流电源变换角速度;Im为稳定运行时交流相电流的幅值,Um相电压幅值。

6.根据权利要求3所述的基于优化参数及注入阻尼的无源控制方法,其特征在于,步骤

3中所述电压控制信号为uα、uβ,Sd为d轴开关函数,Sq为q轴开关函数通过下式计算得ud、uq并通过坐标转换为uα、uβ;

控制器模块接收到Sd、Sq信号后经过转化生成uα、uβ信号,然后根据uα、uβ信号通过空间矢量脉宽调制生成IGBT控制脉冲信号,并传递给功率开关管可控整流桥;

功率开关管可控整流桥根据接收的IGBT控制脉冲信号控制通断,以达到将交流电源模块输送来的交流电转化为期望值的直流电,并将整流后的直流电传递给直流电源。