一种矩阵整流器的网侧功率因数滑模自适应控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种矩阵整流器的网侧功率因数滑模自适应控制方法，该方法实时检测矩阵整流器网侧电压相位移和网侧电流相位移做差获得在当前输入条件下矩阵整流器的功率因数角。根据滑模自适应控制函数自动判定是否对当前网侧功率因数角进行补偿，使功率因数接近1。同时实时检测矩阵整流器直流输出电压，采用功率因数滑模自适应控制函数对矩阵整流器输出电压进行实时控制。通过分别计算开关矢量的时间和分配脉冲控制矩阵整流器主电路的双向开关，以保证矩阵整流器网侧高功率因数且输出直流电压恒定。该方法运用滑模自适应控制对网侧功率因数及直流输出电压实施闭环控制，具有鲁棒性强、对内部参数变化及外加扰动不敏感、动态性能好等优点。
【专利说明】一种矩阵整流器的网侧功率因数滑模自适应控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明及矩阵整流器的控制技术，具体涉及一种应用于矩阵式整流器的网侧功率 因数的滑模控制方法。
【背景技术】
[0002] 常见矩阵整流器使用的控制方法有：滞环比较跟踪控制、PI电流环控制、PI电压 环控制等，这些控制方法鲁棒性较差，而且在外部参数急剧变化时动态响应慢，电流脉动大 同时会产生超调现象而且无法解决因输入滤波器所导致的网侧输入功率因数下降的问题。 为了提高网侧功率因数和抑制直流输出电压的脉动，引入滑模控制。该方法通过设计适当 的控制函数根据控制需要动态的切换控制状态。通过滑模控制对网侧功率因数实施动态补 偿，并对输出直流电压实施跟踪控制，可以有效的解决上述问题。而且滑模控制系统的稳定 性与动态品质仅取决于滑模面及其参数，这种特性使参数扰动和外部干扰对控制系统无效 化。因而，采用此种控制方法具有很好的鲁棒性及动态性能，可靠性高。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供在于一种矩阵整流器的网侧功率因数滑模自适应控制方 法，即矩阵整流器在不同工况下的控制方法，能对网侧功率因数进行补偿，鲁棒性能好，动 态响应速度快，本发明采用滑模自适应控制方法在矩阵整流器三相输入电压非正常工况下 或者负载大范围突变状况下能够保持直流输出电压稳定同时保证网侧功率因数接近为1。
[0004] 本发明的目的通过如下技术方案实现。
[0005] -种矩阵整流器的网侧功率因数滑模自适应控制方法，该方法包括以下步骤：
[0006] (1)通过传感器检测网侧电压幅值Usm和矩阵整流器输入电流幅值Iim，利用派克 变换得出网侧电压相位移α和网侧电流相位移β，得出网侧电压和电流的相位差即在 当前输入条件下矩阵整流器的功率因数角= ? -"
[0007] (2)采用功率因数滑模自适应控制函数A = (? - A + -/))，自动判定是 否对当前网侧功率因数角V进行补偿，其中Ci为根据赫尔维茨稳定条件所整定的常数；
[0008] (3)实时检测矩阵整流器直流输出电压％，采用功率因数滑模自适应控制函数 ?-匕,)对矩阵整流器输出电压进行实时控制，其中为目标直流输出 期望电压，为根据赫尔维瑪稳定条件所整定的常数，当s2 > 0,电流调制度m从0切换到1 ; 当s2 < 0,电流调制度m从1切换0,通过动态切换m的值控制直流电压；
[0009] (4)按照步骤（2)选择补偿角度私后根据空间矢量调制算法，在占空比计算时加 入对功率因数的补偿，可得如下式子（1) (2) (3):
[0010] α矢量占空比：
【权利要求】
1. 一种矩阵整流器的网侧功率因数滑模自适应控制方法，其特征在于该方法包括以下 步骤： (1) 通过传感器检测网侧电压幅值usm和矩阵整流器输入电流幅值Iim，利用派克变换 得出网侧电压相位移α和网侧电流相位移β，得出网侧电压和电流的相位差即在当前 输入条件下矩阵整流器的功率因数角，< -及； (2) 采用功率因数滑模自适应控制函数A = b d + - /))，自动判定是否对 当前网侧功率因数角V进行补偿，其中Ci为根据赫尔维茨稳定条件所整定的常数； (3) 实时检测矩阵整流器直流输出电压％，采用功率因数滑模自适应控制函数 七+ 对矩阵整流器输出电压进行实时控制，其中VMf为目标直流输出 期望电压，为根据赫尔维碼稳定条件所整定的常数，当s2 > 0,电流调制度m从0切换到1 ; 当s2 < 0,电流调制度m从1切换0,通过动态切换m的值控制直流电压； (4) 按照步骤（2)选择补偿角度Φ后根据空间矢量调制算法，在占空比计算时加入对 功率因数的补偿，可得如下式子（1) (2) (3): α 矢量占空比? X sin(60。- 0 + 供) （1) β矢量占空比：/? =m X sin (l9 - φ) (2) 〇矢量占空比：f〇(9) = l-fa(0)-fe(0) (3)； 其中，fa (9)、fe (Θ)和&(0)分别为f^和$的占空比函数，目标电流矢量电流 矢量为?相邻的两个电流矢量中，相位超前的一个为/a，相位滞后的一个为4 ; 根据式（1)?（3)计算加入补偿后的开关矢量占空比，对矩阵整流器主电路的双向开 关进行控制，以保证矩阵整流器网侧高功率因数。
2. 根据权利要求1所述的一种矩阵整流器的网侧功率因数滑模自适应控制方 法，其特征在于步骤（2)所述判定的条件如下：当Sl < 0,即< = 时，不 做补偿；当Sl > 0,若< = -I时，选择高补偿度，补偿角为供=-|，若 0>V = ?- /?> -fl时，选择低补偿度，补偿角为沪=-j。
【文档编号】H02M7/219GK104218788SQ201410479612
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】胡战虎, 王志平, 徐驰, 茅云寿, 杨坤, 汪暾, 邹兵, 张立平 申请人:广东省自动化研究所