本論文以電力逆變器為被控對象,針對輸出電壓諧波問題系統(tǒng)的研究了數(shù)據(jù)驅動學習控制設計方法,考慮逆變器工程中存在不確定性和擾動問題,設計了三通道復合控制器,同時也考慮了微網(wǎng)中多逆變器電壓電流協(xié)調控制等問題。論文主要研究內容及創(chuàng)新點總結如下:一、針對逆變器輸出電壓諧波問題,提出了基于數(shù)字濾波器的線性相位學習控制方法。工作包括通過對系統(tǒng)擾動和期望信號傳遞函數(shù)的分析,給出了閉環(huán)學習系統(tǒng)穩(wěn)定性條件,并利用數(shù)字濾波器線性相位特性設計了滿足穩(wěn)定性條件的學習控制器;設計了帶有正反饋通道濾波器的學習控制方法,用于抑制逆變器運行中的周期域誤差累積,使得學習控制對于特定頻段的穩(wěn)定裕度相應增加。仿真表明,所提逆變器學習控制方法具有較低的總諧波畸變和較高的輸出電壓精度。二、針對逆變器學習控制中存在的非周期擾動,提出了帶有信息選擇機制的學習控制方法。工作包括利用輸出電壓誤差有效值分析誤差信息周期特征,通過設置誤差波動閾值抑制非周期擾動對學習環(huán)節(jié)的影響;通過引入擴張狀態(tài)觀測器對非周期擾動進行估計與補償,并分析了觀測器對不同頻率擾動的估計性能;為了便于逆變系統(tǒng)實際應用,將學習環(huán)節(jié)設計為僅含有一個濾波器的單位正反饋環(huán)節(jié),使用濾波器截止頻率即可確定學習參數(shù)。三、針對逆變器實際工程中存在的不確定因素和外部擾動,設計了含有前饋學習環(huán)節(jié)、抗擾環(huán)節(jié),以及基本反饋環(huán)節(jié)的三通道復合控制器,并證明了穩(wěn)定性;對三通道控制器各環(huán)節(jié)參數(shù)進行整合,提出了逆變系統(tǒng)復合控制器單參數(shù)整定方法。實驗表明,三通道復合控制器能夠有效抑制多種不確定性和擾動,對逆變系統(tǒng)參數(shù)攝動以及外部擾動等均不敏感。四、針對微網(wǎng)多逆變器協(xié)調控制問題,在信息物理系統(tǒng)框架下設計了整合的電壓電流雙環(huán)協(xié)調控制方案,實現(xiàn)了電壓的精確輸出與分布式單元的電流均衡。工作包括設計了帶同步信號發(fā)生器的電壓學習控制,使得各分布式單元間可實現(xiàn)正弦輸出電壓相位同步;設計了電流趨同調節(jié)器,利用本地和鄰節(jié)點瞬時電流數(shù)據(jù)非線性組合,實現(xiàn)分布式單元間的電流均衡;利用鄰節(jié)點歷史電流數(shù)據(jù),設計了通信受限情況下電流調節(jié)器趨同策略,降低了該協(xié)調方案受通信網(wǎng)絡的制約。通過仿真驗證了所提微網(wǎng)多逆變器協(xié)調控制方案的有效性。
【學位單位】：北京交通大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TM464
【部分圖文】：

制主要針對含有定�；蚵龝r變的不確定系統(tǒng)，該理論設計參數(shù)自適應律，邋實現(xiàn)不確定系統(tǒng)對參考軌定的系統(tǒng)，傳統(tǒng)ＩＬＣ以固定不變的學習律往往很難控制在修正系統(tǒng)及控制器參數(shù)方面的優(yōu)勢，自適應已有的系統(tǒng)先驗知識，對學習控制器參數(shù)，以及系統(tǒng)自適應迭代更新，目前已經(jīng)成為一個新的研宄方向，文獻［４２］中明確提出了自適應迭代學習控制的基本與非線性最優(yōu)控制相結合，利用復合能量函數(shù)（Ｃｏｍ證明了控制器以及迭代參數(shù)辨識的收斂性１４３，？。文方法不同于原有的壓縮映射方法，為ＩＬＣ收斂性分對于參考軌跡非嚴格重復和初始狀態(tài)變化的情況，函數(shù)，證明了在自適應ＩＬＣ下，跟蹤誤差能夠沿迭［４５］。文獻［４６］利用ＣＥＦ方法證明了帶有時滯系統(tǒng)的性。逡逑

圖１．２論文結構圖逡逑Ｆｉｇ邋１．２邋Ｔｈｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｔｈｅｓｉｓ逡逑勢。然后，對逆變系統(tǒng)存在的不確定性、周期性諧波擾動，以及外部輸入的非周逡逑期擾動等進行了詳細分析。最后，對逆變系統(tǒng)主要組成部件的指標和特性做了說逡逑明，分析了它們對控制過程的影響。逡逑第３章利用周期時間延遲環(huán)節(jié)構建線性組合學習律，通過對系統(tǒng)擾動及參考逡逑信號傳遞函數(shù)的分析，給出了閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性條件。提出了基于數(shù)字濾波器的線逡逑性相位學習控制。利用非線性函數(shù)對基本線性環(huán)節(jié)學習律進行了改進，使學習律逡逑能夠在不同學習階段發(fā)揮不同效能。針對學習控制在逆變器實際工程中的魯棒性逡逑問題，設計了帶有正反饋通道濾波器的學習控制方法，用于抑制逆變器運行中的逡逑周期域誤差累積，使得學習控制對于特定頻段的穩(wěn)定裕度相應增加。逡逑第４章首先對抗擾問題中的能控性、擾動的可補償性做了合理假設。其次，逡逑推導了逆變器無擾化指定模型，分析了擾動觀測器對不同頻率擾動的估計性能。逡逑利用輸出電壓誤差有效值分析誤差信息周期特征，通過設置誤差波動閾值抑制非逡逑周期擾動對學習環(huán)節(jié)的影響。設計了逆變系統(tǒng)三通道復合控制器，給出了周期域逡逑

２．２．１單相全橋逆變器結構及模型逡逑電力逆變器（ｐｏｗｅｒ邋ｉｎｖｅｒｔｅｒ）主要由直流電壓源、ＩＧＢＴ逆變橋、ＬＣ－濾波輸逡逑出電路及負載等幾部分構成，如圖２．１所示。其中：￡為直流母線電壓，＼〈？為逡逑直流電壓源邋逆變橋邐ｉ！逡逑邐邐Ｈ邐１邋邐邐邐逡逑ｓ＇＼ｌ邐ｌｃ－濾波器邐ｋ逡逑ｊ邋４＝邋＝ｐ邋Ｒｍ逡逑Ｉg切邐Ｔ邋ｖ逡逑圖２．１逆變系統(tǒng)結構逡逑Ｆｉｇ邋２．１邋Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｉｎｖｅｒｔｅｒ邋ｓｙｓｔｅｍｓ逡逑逆變橋交流側電壓，％？是受四個ＩＧＢＴ＆，邋Ｓ２，邋Ｓ３，心所控制的開關量，逡逑？邋Ｅ，邋Ｓｉ，Ｓ３邋＝邋0ｎ，邋Ｓ２，Ｓ４邋＝邋0ｆｆ逡逑Ｖｉ？邋＝邋？逡逑－Ｅ，邋５２，５４邋＝邋0／ｉ，邋Ｓｉ，Ｓ３邋＝邋ｏｆｆ，逡逑心為電感電流，ｖｃ為電容電壓，尺為負載大小，＾為負載上的電流。脈沖寬度調逡逑制發(fā)生器根據(jù)控制信號輸出適當占空比的方波，驅動逆變橋動作，獲得期望的正逡逑弦交流輸出電壓［１１９］。逡逑忽略開關管的瞬態(tài)、電感和電容內阻以及電壓傳輸當中的高頻脈動，逆變電逡逑路系統(tǒng)模型為：逡逑ｄｖｃ邋．．逡逑ｃ—邋＝邋ｈ－ｉｒ逡逑％邐（２－Ｄ逡逑１－Ｊ：邋＝邋ｖｉｎ－Ｖｃ．逡逑ａｔ逡逑令；ｃ邋＝邋［ｖｃ，／；ｒ為狀態(tài)變量，Ｍ邋＝邐為系統(tǒng)輸入

【參考文獻】

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本文編號：2809257