如何才能實(shí)現(xiàn)單相電壓型全橋逆變器的反步滑?？刂圃敿?xì)方法說明

　　為克服單相電壓型全橋逆變器系統(tǒng)中不確定性和外界干擾對(duì)控制性能的影響，提出了一種新型單相電壓型全橋逆變器非線性控制策略。以輸出濾波電容電壓及其導(dǎo)數(shù)為狀態(tài)變量，建立了逆變器連續(xù)數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)一步得到具有嚴(yán)參數(shù)反饋形式的系統(tǒng)非精確數(shù)學(xué)模型；在此基礎(chǔ)上，將反步法和滑?？刂葡嘟Y(jié)合，提出了單相電壓型全橋逆變器的反步滑?？刂撇呗裕蓪?shí)現(xiàn)系統(tǒng)全局意義下的漸近穩(wěn)定，有效地克服了反步法對(duì)系統(tǒng)模型的依賴性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)存在不確定參數(shù)和外界擾動(dòng)時(shí)，采用所提出的控制方法，系統(tǒng)輸出無靜差、輸出電壓諧波含量很少，對(duì)直流電壓源擾動(dòng)和負(fù)載擾動(dòng)具有很強(qiáng)的魯棒性，且同時(shí)適用于線性和非線性負(fù)載。

?

　　逆變器作為一種典型的電力電子裝置，已被廣泛應(yīng)用于交流傳動(dòng)、有源濾波、光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電等國民經(jīng)濟(jì)中的各行各業(yè)［1-3］，成為生產(chǎn)生活中不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備。電力電子裝置是一類典型的開關(guān)型非線性系統(tǒng)，傳統(tǒng)的線性控制方法應(yīng)用于該類系統(tǒng)時(shí)，其快速性和精確性不能達(dá)到理想要求。因而，現(xiàn)代非線性控制方法在電力電子系統(tǒng)中的應(yīng)用已成為當(dāng)前電力電子控制的研究熱點(diǎn)之一［4-6］。目前逆變器控制應(yīng)用方案主要有雙閉環(huán)控制、無差拍控制和重復(fù)控制等，雖然都對(duì)逆變器的性能有所提高，但也存在不同程度的問題［7］。隨著對(duì)非線性控制理論的深入研究，基于微分幾何理論的精確線性化方法在逆變器中得到了廣泛的應(yīng)用［7-12］，然而該方法建立在被控對(duì)象具有精確數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，未考慮實(shí)際系統(tǒng)不確定性問題，因而魯棒性不強(qiáng)，計(jì)算表達(dá)式復(fù)雜，工程實(shí)現(xiàn)較為困難。反饋無源化方法從系統(tǒng)能量角度出發(fā)，通過保持系統(tǒng)的無源性，使得系統(tǒng)內(nèi)部穩(wěn)定。文獻(xiàn)［13］采用反饋無源化方法設(shè)計(jì)了三相光伏并網(wǎng)逆變器的電流控制器，仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其有效性，但反饋無源化方法要求系統(tǒng)相對(duì)階為 1，限制了反饋無源化方法在逆變器中的應(yīng)用范圍。H∞控制在抗干擾能力方面的性能優(yōu)越，文獻(xiàn)［14］基于 H∞控制理論設(shè)計(jì)了單相電壓型逆變器的 H∞輸出反饋控制器，但設(shè)計(jì)過程需要求解 HJD （Hamilton-Jaccohi-Issaes）不等式，目前對(duì)于 HJD 不等式?jīng)]有一般的求解方法，獲得準(zhǔn)確數(shù)值解十分困難，往往需要反復(fù)試湊和一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。由上述分析可知，目前提出的各種主流非線性控制方法在電力電子中的應(yīng)用并不十分完善，依然有許多問題尚待解決。