本發(fā)明涉及矩陣整流器控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種矩陣整流器的控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

矩陣整流器是三相/三相AC-AC矩陣變換器演化而來的一種三相/單相AC-DC變換器。矩陣整流器可以實現(xiàn)四象限運行、正弦輸入電流和功率因數(shù)可調(diào)、可以產(chǎn)生幅值可調(diào)、極性可調(diào)的直流電壓源等功能，已經(jīng)被應(yīng)用在眾多工業(yè)領(lǐng)域。

矩陣整流器通常采用SVM(space vector modulation，空間矢量調(diào)制)算法進(jìn)行工作，由于SVM算法屬于開環(huán)控制，無法抑制電網(wǎng)波動以及負(fù)載波動對其的不良影響。通常采用的補(bǔ)償算法，滯環(huán)比較跟蹤控制和PI電壓環(huán)控制等控制方法，但這些控制方法魯棒性差，而且在外部參數(shù)急劇變化時動態(tài)響應(yīng)慢，在負(fù)載劇烈變化下響應(yīng)時間較長，可靠性低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種矩陣整流器的控制方法，使得矩陣整流器在三相輸入電壓不平衡時，或者當(dāng)負(fù)載跳變時，可以保證直流輸出電壓穩(wěn)定，動態(tài)響應(yīng)快，魯棒性強(qiáng)。

本發(fā)明的一種帶滑模補(bǔ)償算法的矩陣整流器控制方法包括：

獲取所述矩陣整流器的輸入電壓瞬時值，對所述輸入電壓瞬時值進(jìn)行CLARK變換，對應(yīng)得到αβ坐標(biāo)系下的電壓v_α、v_β，定義為在理想三相電網(wǎng)輸入下，αβ坐標(biāo)系下的電壓，根據(jù)v_α、v_β、得到修正系數(shù)k；

獲得滑模函數(shù)其中e＝V_PN-V_ref,V_PN是矩陣整流器的輸出電壓，V_ref是矩陣整流器的目標(biāo)電壓，c是由赫爾維茨穩(wěn)定條件整定的常數(shù)；

根據(jù)滑模函數(shù)S得到調(diào)制系數(shù)m,當(dāng)S＞0時，調(diào)制系數(shù)m＝0；當(dāng)S＜0時，調(diào)制系數(shù)其中V_im為網(wǎng)側(cè)輸入相電壓的幅值；

依據(jù)調(diào)制系數(shù)m對矩陣整流器進(jìn)行SVM的控制。

本發(fā)明亦提供一種帶滑模補(bǔ)償算法的矩陣整流器控制系統(tǒng)，包括：

修正系數(shù)計算模塊，用于獲取所述矩陣整流器的輸入電壓瞬時值，對所述輸入電壓瞬時值進(jìn)行CLARK變換，對應(yīng)得到αβ坐標(biāo)系下的電壓v_α、v_β，定義為在理想三相電網(wǎng)輸入下，αβ坐標(biāo)系下的電壓，根據(jù)v_α、v_β、得到修正系數(shù)k；

滑模函數(shù)計算模塊，用于獲得滑模函數(shù)其中e＝V_PN-V_ref,V_PN是矩陣整流器的輸出電壓，V_ref是矩陣整流器的目標(biāo)電壓，c是由赫爾維茨穩(wěn)定條件整定的常數(shù)；

調(diào)制系數(shù)計算模塊，用于根據(jù)滑模函數(shù)S得到調(diào)制系數(shù)m,當(dāng)S＞0時，調(diào)制系數(shù)m＝0；當(dāng)S＜0時，調(diào)制系數(shù)其中V_im為網(wǎng)側(cè)輸入相電壓的幅值；

控制模塊，用于依據(jù)調(diào)制系數(shù)m對矩陣整流器進(jìn)行SVM的控制。

傳統(tǒng)的SVM算法調(diào)制，矩陣整流器容易受到電網(wǎng)側(cè)輸入電壓不平衡影響，導(dǎo)致直流輸出不穩(wěn)定；并且在負(fù)載躍變，或者目標(biāo)電壓變化時，矩陣整流器的直流輸出電壓超調(diào)量大，響應(yīng)時間長。

滑?？刂?，本質(zhì)上是一類特殊的非線性控制，且非線性表現(xiàn)為控制的不連續(xù)性。在矩陣整流器調(diào)制過程中，加入滑模補(bǔ)償算法，本質(zhì)上就是矩陣整流器按照預(yù)定“滑動模態(tài)”的狀態(tài)軌跡運動。由于滑動模態(tài)可以進(jìn)行設(shè)計且與對象參數(shù)及擾動無關(guān)，這就使得滑?？刂凭哂锌焖夙憫?yīng)、對應(yīng)參數(shù)變化及擾動不靈敏、無需系統(tǒng)在線辨識、物理實現(xiàn)簡單等優(yōu)點。

本發(fā)明的控制方法是采用基于SVM帶滑模補(bǔ)償算法，使得矩陣整流器在三相輸入電壓不平衡時，或者當(dāng)負(fù)載跳變時，可以保證直流輸出電壓穩(wěn)定，動態(tài)響應(yīng)快，魯棒性強(qiáng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的一種矩陣整流器的應(yīng)用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明提供的輸入電流空間矢量劃分示意圖；

圖3本發(fā)明提供的一種輸入電流空間矢量的目標(biāo)電流矢量合成圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的帶滑模補(bǔ)償算法的矩陣整流器的控制方法作進(jìn)一步的說明。

步驟1：實時采集三相電網(wǎng)的電壓瞬時值，進(jìn)行克拉克變化，得到v_α、v_β。修正系數(shù)其中為在理想三相電網(wǎng)輸入下，αβ坐標(biāo)系下的電壓。

u_sa、u_sb、u_sc為三相輸入電壓，經(jīng)過LC輸入濾波器，進(jìn)入矩陣整流器主電路，S11～S23為六個雙向開關(guān)。整流后經(jīng)過LC輸出濾波器后，給負(fù)載供電，如圖1所述。

在電網(wǎng)側(cè)，用傳感器采集網(wǎng)側(cè)電壓、網(wǎng)側(cè)電流瞬時值,經(jīng)過克拉克(abc/αβ)變換，得到v_α、v_β。

步驟2：記滑模函數(shù)其中e＝V_PN-V_ref,c根據(jù)赫爾維茨穩(wěn)定條件整定的常數(shù),V_PN是矩陣整流器的輸出電壓，V_ref是矩陣整流器的目標(biāo)電壓，c是由赫爾維茨穩(wěn)定條件整定的常數(shù)。

步驟3：當(dāng)V_ref、V_PN送入滑模控制器得到滑模函數(shù)S之后，利用滑模函數(shù)判定調(diào)制系數(shù)m的取值大小，以保證矩陣整流器直流輸出電壓不受外界波動影響；矩陣整流器的直流輸出電壓表達(dá)式為：V_im為網(wǎng)側(cè)輸入相電壓的幅值，為矩陣整流器的功率因數(shù)角。

當(dāng)S＞0時，調(diào)制系數(shù)m＝0；當(dāng)S＜0時，調(diào)制系數(shù)其中V_im為網(wǎng)側(cè)輸入相電壓的幅值。通過控制調(diào)制系數(shù)m，保證矩陣整流器輸出電壓穩(wěn)定。

步驟4，依據(jù)調(diào)制系數(shù)m對矩陣整流器進(jìn)行SVM的控制。

假設(shè)輸入電壓為正相序，矩陣整流器需要滿足三相輸入電壓任意兩相不能短路和輸出電流不能斷路的要求，共有9種開關(guān)組合，如表1所示：

表1輸入電壓正相序時電流空間矢量

表1中，是有效矢量，是零矢量。在空間上，有效矢量劃分了6個扇區(qū)，如圖2所示。

圖2中，為矩陣整流器輸入電流空間矢量，它相鄰的兩個電流矢量，相位超前的一個為相位滯后的一個為與的夾角為θ，且θ∈[0,60°]。將和進(jìn)行PWM合成，將能得到目標(biāo)電流矢量為零矢量。合成示意圖如圖3所示。

上式中T_s為一個PWM調(diào)節(jié)周期的時間，T_α(θ)、T_β(θ)和T₀(θ)分別為一個PWM調(diào)節(jié)周期內(nèi)和三個電流矢量的作用時間，其占空比函數(shù)分別為：

本發(fā)明采用采用基于SVM帶滑模補(bǔ)償算法，滑?？刂频姆€(wěn)定性與動態(tài)品質(zhì)僅取決于滑模面及其參數(shù)，這種特性控制系統(tǒng)不受到參數(shù)擾動以及外部干擾的影響，因此，本發(fā)明使得矩陣整流器在三相輸入電壓不平衡時，或者當(dāng)負(fù)載跳變時，可以保證直流輸出電壓穩(wěn)定，動態(tài)響應(yīng)快，魯棒性強(qiáng)。