CN109245570B - 基于扩张状态观测器的pwm整流器控制方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于扩张状态观测器PWM整流器控制方法与装置。涉及电力电子技术领域；能够很好地解决由参数摄动与外部干扰造成的网侧电压畸变和母线电压波动问题。所述基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法包括：获取基于扩张状态观测器的无模型控制的电流参考值；根据PWM整流器的扩张状态观测器方程与所述电流参考值，算得变换器侧电压预测值；利用所述变换器侧电压预测值，算得用于驱动功率管的驱动脉冲。所述基于扩张状态观测器的PWM整流器控制装置包括：电流参考值模块；电压预测值模块；驱动脉冲模块。

Description

基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法与装置

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是指一种基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法与装置。

背景技术

脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)整流器具有能量双向流动，功率因数可调，电网侧电流正弦和母线电压可调的特点，得到了广泛的应用。而在实际应用中，PWM整流器会遇到参数摄动和外部扰动。参数摄动主要是由于环境温度变化引起参数发生变化。参数发生变化时会造成系统控制性能下降，表现为网侧电流畸变，谐波增大，功率因数降低，严重的会造成系统不稳定。外部扰动通常表现为电网不平衡或者电网含有谐波。电网电压发生扰动时，网侧电流也会畸变，不满足并网标准。因此在PWM整流器在实际的电流预测控制中，会出现由于参数摄动和外部干扰引起的网侧电流畸变和母线电压波动问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种能够解决PWM整流器电流预测控制中由于参数摄动与外部干扰引起的网侧电压畸变和母线电压波动问题的PWM整流器控制方法与装置。

基于上述目的，本发明提供了一种基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法，包括：

获取基于扩张状态观测器的无模型控制的电流参考值；

根据PWM整流器的扩张状态观测器方程与所述电流参考值，计算得到变换器侧电压预测值；

利用所述变换器侧电压预测值，计算得到用于驱动功率管的驱动脉冲。

可选的，所述获取基于扩张状态观测器的无模型控制的电流参考值包括：

将电网侧三相电压与电网侧三相电流变换到两相静止坐标系下，得到两相表示形式的电网侧电压信号与电网侧电流信号；

从所述电网侧电压信号中提取基波电压e_f，利用电压正负序提取法得到基波电压正序分量e_f ⁺与基波电压负序分量e_f ^-；

将测量得到的直流母线电压U_dc与母线参考电压U_dc ^ref比较，通过比例积分控制器与乘法器，得到有功功率参考值P^ref；

根据输入功率控制方法以及所述有功功率参考值P^ref，计算复功率参考值S^ref；

根据所述复功率参考值S^ref，计算得到基于扩张状态观测器的无模型控制的电流参考值i^ref。

可选的，所述将电网侧三相电压与电网侧三相电流变换到两相静止坐标系下，得到两相表示形式的电网侧电压信号与电网侧电流信号具体为：

根据变换公式将所述电网侧三相电压与所述电网侧三相电流变换到两相静止坐标系下；

所述变换公式为：

其中，e_α、e_β表示在静止坐标系上α相和β相的电压信号，e_a、e_b、e_c分别为三相采样电网电压；

其中，i_α、i_β表示在静止坐标系上α相和β相的电流信号，i_a、i_b、i_c分别为三相采样电网电流。

可选的，所述根据输入功率控制方法以及所述有功功率参考值P^ref，计算复功率参考值S^ref具体为：

根据输入功率控制方法，选取控制目标为消除有功功率二倍频波动，得到加入补偿之后的复功率参考值为：

其中，S^ref表示复功率参考值，S^ref＝P^ref+jQ^ref，其中P^ref为有功功率参考值，Q^ref为无功功率参考值；e_f为所述基波电压，e_f′表示电网侧电压延迟信号，所述电网侧电压延迟信号延迟为当前信号的四分之一周期，e_f′＝-je_f ⁺+je_f ^-；e_f ^*＝e_fα-je_fβ为e_f＝e_fα+je_fβ的共轭，其中e_fα，e_fβ分别表示基波电压e_f在两相静止坐标系下的α，β分量；

e_f ^k+2，(e_f′)^k+2分别表示所述基波电压e_f以及所述电网侧电压延迟信号e_f′根据数字系统延迟两拍后的信号。

可选的，所述根据所述复功率参考值S^ref，计算得到基于扩张状态观测器的无模型控制的电流参考值i^ref具体为：

其中，S^ref为所述复功率参考值，

表示所述基波电压e_f根据数字系统延迟两拍后的信号。

可选的，所述根据PWM整流器的扩张状态观测器方程与所述电流参考值，计算得到变换器侧电压预测值包括：

将PWM整流器的系统状态方程与线性扩张状态观测器方程结合，得到PWM整流器的扩张状态观测器方程；

将所述PWM整流器的扩张状态观测器方程离散化，得到离散化PWM整流器的扩张状态观测器方程；

利用所述离散化PWM整流器的扩张状态观测器方程，计算得到变换器侧电压预测值。

可选的，所述将PWM整流器的系统状态方程与线性扩张状态观测器方程结合，得到PWM整流器的扩张状态观测器方程具体为：

所述PWM整流器的系统状态方程为：

其中，i表示电网侧电流，F为模型未知部分和系统可能的扰动，α为常系数，u表示变换器侧电压，y为系统的输出；

所述线性扩张状态观测器方程为：

其中，e_rr为变量观测值与实际值的误差，z₁，z₂，z₃为状态变量，

分别表示对应状态变量的一阶导数，b为系统未知量，u为观测器待观测的信号，β₁和β₂为观测参数；

所述PWM整流器的系统状态方程与所述线性扩张状态观测器方程相结合得到的所述PWM整流器的扩张状态观测器方程为：

其中，z₁表示所述电网侧电流i的观测值，z₂表示所述模型未知部分和系统可能的扰动F的实时估计值

可选的，所述将所述PWM整流器的扩张状态观测器方程离散化，得到离散化PWM整流器的扩张状态观测器方程具体为：

根据所述电网侧电压信号与电网侧电流信号，进行一拍补偿并将所得扩张状态观测器方程离散化得到离散化PWM整流器的扩张状态观测器方程；

所述离散化PWM整流器的扩张状态观测器方程为：

其中，β₀₁＝t_scβ₁，β₀₂＝t_scβ₂为观测器的离散增益，^为变量的估计值，例如

表示变量i(k)的估计值；t_sc为一个控制周期的时间，k为对应信号当前时刻的值，k+1则表示对应信号一拍延迟补偿后下一时刻的值。

可选的，所述利用所述离散化PWM整流器的扩张状态观测器方程，计算得到变换器侧电压预测值具体为：

k时刻变换器测电压：

k+1时刻变换器测电压，即所述变换器侧电压预测值为：

可选的，所述利用所述变换器侧电压预测值，计算得到用于驱动功率管的驱动脉冲包括：

根据所述变换器侧电压预测值，通过广义双矢量方法，选取两个矢量，确定矢量组合以及矢量作用时间；

根据所述矢量组合以及所述矢量作用时间，得到所述用于驱动功率管的驱动脉冲。

本发明还提供了一种基于扩张状态观测器的PWM整流器控制装置，包括：

电流参考值模块，用于获取基于扩张状态观测器的无模型控制的电流参考值；

电压预测值模块，用于根据PWM整流器的扩张状态观测器方程与所述电流参考值，计算得到变换器侧电压预测值；

驱动脉冲模块，用于利用所述变换器侧电压预测值，计算得到用于驱动功率管的驱动脉冲。

从上面所述可以看出，本发明提供的基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法与装置，采用无模型控制的方法解决参数摄动对系统的影响，利用扩张状态观测器将系统模型未知部分和可能的扰动扩张呈一个新的状态实现观测，提高了系统对于参数和外部扰动的鲁棒性，同时相比于传统的模型预测控制方案，本发明的技术方案在电感系数不匹配时，能够保证电网侧电流正弦同时减小有功脉动，另外相对传统基于扩张状态观测器无模型预测电流控制的应用，本发明的技术方案可以在电网不平衡且含谐波的条件下得到很好的动态性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法示意图；

图2为本发明实施例中基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法的控制原理框图；

图3为本发明实施例中基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法中获取基于扩张状态观测器的无模型控制的电流参考值的方法示意图；

图4为本发明实施例中基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法中根据PWM整流器的扩张状态观测器方程与所述电流参考值，计算得到变换器侧电压预测值的方法示意图；

图5为本发明实施例中基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法中利用所述变换器侧电压预测值，计算得到用于驱动功率管的驱动脉冲的方法示意图；

图6为广义双矢量复平面上最优电压矢量分布图；

图7为本发明实施例中基于扩张状态观测器的PWM整流器控制装置结构示意图；

图8为本发明实施例中采用基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法在电网扰动(平衡电网变化到不平衡电网)下的实验波形图；

图9为本发明实施例中采用基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法在电网扰动(不平衡电网变化到畸变电网)下的实验波形图；

图10为基于模型预测控制在畸变电网情况下的实验波形图；

图11为本发明实施例中采用基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法的无模型预测控制在畸变电网情况下的实验波形。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

一方面，本发明提供一种基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法。

如图1，2所示，在本发明提供的一种基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法的实施例中，所述方法包括：

S101:获取基于扩张状态观测器的无模型控制的电流参考值；

S102:根据PWM整流器的扩张状态观测器方程与所述电流参考值，计算得到变换器侧电压预测值；

S103：利用所述变换器侧电压预测值，计算得到用于驱动功率管的驱动脉冲。

如图3所示，在本发明提供的一种基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法的实施例中，所述获取基于扩张状态观测器的无模型控制的电流参考值S101包括：

S301：将电网侧三相电压与电网侧三相电流变换到两相静止坐标系下，得到两相表示形式的电网侧电压信号与电网侧电流信号；

S302：从所述电网侧电压信号中提取基波电压e_f，利用电压正负序提取法得到基波电压正序分量e_f ⁺与基波电压负序分量e_f ^-；

S303：将测量得到的直流母线电压U_dc与母线参考电压U_dc ^ref比较，通过比例积分控制器与乘法器，得到有功功率参考值P^ref；

S304：根据输入功率控制方法以及所述有功功率参考值P^ref，计算复功率参考值S^ref；

S305：根据所述复功率参考值S^ref，计算得到基于扩张状态观测器的无模型控制的电流参考值i^ref。

在本发明提供的一种基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法的实施例中，所述将电网侧三相电压与电网侧三相电流变换到两相静止坐标系下，得到两相表示形式的电网侧电压信号与电网侧电流信号S301具体为：

根据变换公式将所述电网侧三相电压与所述电网侧三相电流变换到两相静止坐标系下；

所述变换公式为：

其中，e_α、e_β表示在静止坐标系上α相和β相的电压信号，e_a、e_b、e_c分别为三相采样电网电压；

其中，i_α、i_β表示在静止坐标系上α相和β相的电流信号，i_a、i_b、i_c分别为三相采样电网电流。

在本发明提供的一种基于扩张状态观测器的PWM整流器的控制方法的实施例中，所述根据输入功率控制方法以及所述有功功率参考值P^ref，计算复功率参考值S^refS304具体为：

根据输入功率控制方法，选取控制目标为消除有功功率二倍频波动，得到加入补偿之后的复功率参考值为：

其中，S^ref表示复功率参考值，S^ref＝P^ref+jQ^ref，其中P^ref为有功功率参考值，Q^ref为无功功率参考值；e_f为所述基波电压，e_f′表示电网侧电压延迟信号，所述电网侧电压延迟信号延迟为当前信号的四分之一周期，e_f′＝-je_f ⁺+je_f ^-；e_f ^*＝e_fα-je_fβ为e_f＝e_fα+je_fβ的共轭，其中e_fα，e_fβ分别表示基波电压e_f在两相静止坐标系下的α，β分量；

e_f ^k+2，(e_f′)^k+2分别表示所述基波电压e_f以及所述电网侧电压延迟信号e_f′根据数字系统延迟两拍后的信号。

在本发明提供的一种基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法的实施例中，所述根据所述复功率参考值S^ref，计算得到基于扩张状态观测器的无模型控制的电流参考值i^refS305具体为：

其中，S^ref为所述复功率参考值，

表示所述基波电压e_f根据数字系统延迟两拍后的信号。

如图4所示，在本发明提供的一种基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法的实施例中，所述根据PWM整流器的扩张状态观测器方程与所述电流参考值，计算得到变换器侧电压预测值S102包括：

S401：将PWM整流器的系统状态方程与线性扩张状态观测器方程结合，得到PWM整流器的扩张状态观测器方程；

S402：将所述PWM整流器的扩张状态观测器方程离散化，得到离散化PWM整流器的扩张状态观测器方程；

S403：利用所述离散化PWM整流器的扩张状态观测器方程，计算得到变换器侧电压预测值。

在本发明提供的一种基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法的实施例中，所述将PWM整流器的系统状态方程与线性扩张状态观测器方程结合，得到PWM整流器的扩张状态观测器方程S401具体为：

所述PWM整流器的系统状态方程为：

其中，i表示电网侧电流，F为模型未知部分和系统可能的扰动，α为常系数，u表示变换器侧电压，y为系统的输出；

所述线性扩张状态观测器方程为：

其中，e_rr为变量观测值与实际值的误差，z₁，z₂，z₃为状态变量，

分别表示对应状态变量的一阶导数，b为系统未知量，u为观测器待观测的信号，β₁和β₂为观测参数；

所述PWM整流器的系统状态方程与所述线性扩张状态观测器方程相结合得到的所述PWM整流器的扩张状态观测器方程为：

其中，z₁表示所述电网侧电流i的观测值，z₂表示所述模型未知部分和系统可能的扰动F的实时估计值

在本发明提供的一种基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法的实施例中，所述将所述PWM整流器的扩张状态观测器方程离散化，得到离散化PWM整流器的扩张状态观测器方程S402具体为：

根据所述电网侧电压信号与电网侧电流信号，进行一拍补偿并将所得扩张状态观测器方程离散化得到离散化PWM整流器的扩张状态观测器方程；

所述离散化PWM整流器的扩张状态观测器方程为：

其中，β₀₁＝t_scβ₁，β₀₂＝t_scβ₂为观测器的离散增益，^为变量的估计值，例如

表示变量i(k)的估计值，

表示变量F(k)的估计值；t_sc为一个控制周期的时间，(k)为对应信号当前时刻的值，(k+1)则表示对应信号一拍延迟补偿后下一时刻的值。

在本发明提供的一种基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法的实施例中，所述利用所述离散化PWM整流器的扩张状态观测器方程，计算得到变换器侧电压预测值S403具体为：

k时刻变换器测电压：

k+1时刻变换器测电压，即所述变换器侧电压预测值为：

如图5所示，在本发明提供的一种基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法的实施例中，所述利用所述变换器侧电压预测值，计算得到用于驱动功率管的驱动脉冲包括：

S501：根据所述变换器侧电压预测值，通过广义双矢量方法，选取两个矢量，确定矢量组合以及矢量作用时间；

S502：根据所述矢量组合以及所述矢量作用时间，得到所述用于驱动功率管的驱动脉冲。

如图6所示，在本发明提供的一种基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法的实施例中，所述根据所述变换器侧电压预测值，通过广义双矢量方法，选取两个矢量，确定矢量组合以及矢量作用时间S501中确定矢量组合具体为：

如果t₀<min(t_k,t_k+1)，最优电压矢量组合选为(V_k,V_k+1),最优作用时间组合为(t_k+0.5t₀,t_k+1+0.5t₀)；如果t_k<min(t₀,t_k+1)，最优电压矢量组合选为(V_k+1,V₀),最优作用时间组合为(t_k+1+0.5t_k,t₀+0.5t_k)；如果t_k+1<min(t_k,t₀)，最优电压矢量组合选为(V_k,V₀),最优作用时间组合为(t_k+0.5t_k+1,t_k+0.5t_k+1)。其中，t₀为零矢量作用的时间，t_k为k矢量作用的时间，t_k+1为k+1矢量作用的时间。

另一方面，本发明还提供一种基于扩张状态观测器的PWM整流器控制装置。

如图7所示，在本发明提供的一种基于扩张状态观测器的PWM整流器控制装置的实施例中，所述装置包括：

电流参考值模块701，用于获取基于扩张状态观测器的无模型控制的电流参考值；

电压预测值模块702，用于根据PWM整流器的扩张状态观测器方程与所述电流参考值，计算得到变换器侧电压预测值；

驱动脉冲模块703，用于利用所述变换器侧电压预测值，计算得到用于驱动功率管的驱动脉冲。

如图8所示，为采用本发明提供的基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法在电网扰动(平衡电网变化到不平衡电网)下的实验波形，从上至下波形依次为有功功率、无功功率、电网侧三相电压以及电网侧三相电流。在0.05s时，a相电网跌落50％,基于电压正负序提取法正确提取正负序，实现了消除有功二倍频波动，电流正弦的控制目标。

如图9所示，为采用本发明提供的基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法在电网扰动(不平衡电网变化到畸变电网)下的实验波形，从上至下波形依次为有功功率、无功功率、电网侧三相电压以及电网侧三相电流。在0.05s时，a相电网跌落50％，基于电压正负序提取法正确提取正负序，实现了消除有功二倍频波动，电流正弦的控制目标。

如图10所示，为基于模型控制预测在畸变电网情况下的实验波形，可以看到在模型电感从2mH变化到10mH再变化到30mH的过程中，电感为2mH时，实际有功功率小于1000W，电流存在明显的畸变，在电感为30mHh时，有功功率脉动变大，电流脉动变大。

如图11所示，为采用本发明提供的基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法的无模型预测控制在畸变电网情况下的实验波形，可以看到模型电感从2mH变化到10mH再变化到30mH的过程中，实际有功功率一直保持在1000W左右，电流不存在畸变，并且随着电感增大，有功功率脉动以及电流脉动保持，采用本发明提供的基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法的无模型预测控制不受电感变化的影响，具有很强的鲁棒性。

上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于扩张状态观测器的PWM整流器控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取基于扩张状态观测器的无模型控制的电流参考值，包括：

将电网侧三相电压与电网侧三相电流变换到两相静止坐标系下，得到两相表示形式的电网侧电压信号与电网侧电流信号；

从所述电网侧电压信号中提取基波电压e_f，利用电压正负序提取法得到基波电压正序分量e_f ⁺与基波电压负序分量e_f ^-；

将测量得到的直流母线电压U_dc与母线参考电压U_dc ^ref比较，通过比例积分控制器与乘法器，得到有功功率参考值P^ref；

根据输入功率控制方法以及所述有功功率参考值P^ref，计算复功率参考值S^ref；

根据所述复功率参考值S^ref，计算得到基于扩张状态观测器的无模型控制的电流参考值i^ref；

根据PWM整流器的扩张状态观测器方程与所述电流参考值，计算得到变换器侧电压预测值；

利用所述变换器侧电压预测值，计算得到用于驱动功率管的驱动脉冲。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据PWM整流器的扩张状态观测器方程与所述电流参考值，计算得到变换器侧电压预测值包括：

将PWM整流器的系统状态方程与线性扩张状态观测器方程结合，得到PWM整流器的扩张状态观测器方程；

将所述PWM整流器的扩张状态观测器方程离散化，得到离散化PWM整流器的扩张状态观测器方程；

利用所述离散化PWM整流器的扩张状态观测器方程，计算得到变换器侧电压预测值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述变换器侧电压预测值，计算得到用于驱动功率管的驱动脉冲包括：

根据所述变换器侧电压预测值，通过广义双矢量方法，选取两个矢量，确定矢量组合以及矢量作用时间；

根据所述矢量组合以及所述矢量作用时间，得到所述用于驱动功率管的驱动脉冲。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据输入功率控制方法以及所述有功功率参考值P^ref，计算复功率参考值S^ref具体为：

根据输入功率控制方法，选取控制目标为消除有功功率二倍频波动，得到加入补偿之后的复功率参考值为：

其中，S^ref表示复功率参考值，S^ref＝P^ref+jQ^ref，其中P^ref为有功功率参考值，Q^ref为无功功率参考值；e_f为所述基波电压，e_f′表示电网侧电压延迟信号，所述电网侧电压延迟信号延迟为当前信号的四分之一周期，e_f′＝-je_f ⁺+je_f ^-；e_f ^*＝e_fα-je_fβ为e_f＝e_fα+je_fβ的共轭，其中e_fα，e_fβ分别表示基波电压e_f在两相静止坐标系下的α，β分量；

e_f ^k+2，(e_f′)^k+2分别表示所述基波电压e_f以及所述电网侧电压延迟信号e_f′根据数字系统延迟两拍后的信号。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述复功率参考值S^ref，计算得到基于扩张状态观测器的无模型控制的电流参考值i^ref具体为：

其中，S^ref为所述复功率参考值，

表示所述基波电压e_f根据数字系统延迟两拍后的信号。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将PWM整流器的系统状态方程与线性扩张状态观测器方程结合，得到PWM整流器的扩张状态观测器方程具体为：

所述PWM整流器的系统状态方程为：

其中，i表示电网侧电流，F为模型未知部分和系统可能的扰动，α为常系数，u表示变换器侧电压，y为系统的输出；

所述线性扩张状态观测器方程为：

其中，e_rr为变量观测值与实际值的误差，z₁，z₂，z₃为状态变量，

分别表示对应状态变量的一阶导数，b为系统未知量，u为观测器待观测的信号，β₁和β₂为观测参数；

所述PWM整流器的系统状态方程与所述线性扩张状态观测器方程相结合得到的所述PWM整流器的扩张状态观测器方程为：

其中，z₁表示所述电网侧电流i的观测值，z₂表示所述模型未知部分和系统可能的扰动F的实时估计值

表示参数z₁的一阶导数，

表示参数z₂的一阶导数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将所述PWM整流器的扩张状态观测器方程离散化，得到离散化PWM整流器的扩张状态观测器方程具体为：

根据所述电网侧电压信号与电网侧电流信号，进行一拍补偿并将所得扩张状态观测器方程离散化得到离散化PWM整流器的扩张状态观测器方程；

所述离散化PWM整流器的扩张状态观测器方程为：

其中，β₀₁＝t_scβ₁，β₀₂＝t_scβ₂为观测器的离散增益，^为变量的估计值，t_sc为一个控制周期的时间，k为对应信号当前时刻的值，k+1则表示对应信号一拍延迟补偿后下一时刻的值。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述利用所述离散化PWM整流器的扩张状态观测器方程，计算得到变换器侧电压预测值具体为：

k时刻变换器测电压：

k+1时刻变换器测电压，即所述变换器侧电压预测值为：

9.一种基于扩张状态观测器的PWM整流器控制装置，其特征在于，包括：

电流参考值模块，用于获取基于扩张状态观测器的无模型控制的电流参考值；

所述电流参考值模块获取基于扩张状态观测器的无模型控制的电流参考值，包括：

将电网侧三相电压与电网侧三相电流变换到两相静止坐标系下，得到两相表示形式的电网侧电压信号与电网侧电流信号；

从所述电网侧电压信号中提取基波电压e_f，利用电压正负序提取法得到基波电压正序分量e_f ⁺与基波电压负序分量e_f ^-；

将测量得到的直流母线电压U_dc与母线参考电压U_dc ^ref比较，通过比例积分控制器与乘法器，得到有功功率参考值P^ref；

根据输入功率控制方法以及所述有功功率参考值P^ref，计算复功率参考值S^ref；

根据所述复功率参考值S^ref，计算得到基于扩张状态观测器的无模型控制的电流参考值i^ref；

电压预测值模块，用于根据PWM整流器的扩张状态观测器方程与所述电流参考值，计算得到变换器侧电压预测值；

驱动脉冲模块，用于利用所述变换器侧电压预测值，计算得到用于驱动功率管的驱动脉冲。

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