tsmc控制系統中adrc參數的自適應優化
鄧文浪，楊鈺，文天祥，周立明
（湘潭大學信息工程學院，湖南湘潭411105）
摘 要：為了提高雙級矩陣變換囂( tsmc)在電網電壓突變和負載擾動時的抗干擾能力．將自抗擾控制技術應用于ts/vic的閉環控制，針對自抗擾控制器(adrc)參數多，整定困難的特點，在adrc的參數整定過程中用了自適應遺傳算法( aca)：該算法能夠隨適應度函數值動態地調整交叉和受異概率，同時為了克服標準遺傳算法優化過程中收斂速度慢、穩定性差等問題，對選擇算子和交叉算子做了一些改進，從而能方便地找出符合設計要求的一組參數，有效地縮短adrc的參數調整時間，提高遺傳算法的精度，用優化的adrc對tsmc的輸出電壓進行閉環控制，仿真結果表明改進的控制器可在一定程度上兼顧tsmc的動態和靜態性。
關鍵詞：雙級矩陣變換器；自抗擾控制器；自適應遺傳算法；參數整定
中圖分類號：tp 27 文獻標識碼：a
1引言
雙級矩陣變換器( tsmc)沒有中間儲能環節，實際應用時，其輸出電壓通常會直接受到各種擾動的影響。自抗擾控制器(adrc)不依賴于被控對象的精確模型，通過自動檢測并補償控制對象的內外擾，使得系統對外擾和不確定因素均有很好的適應能力。用adrc對tsmc進行閉環控制是抑制各種擾動的有效方法。
adrc需要整定的參數較多，若采用試湊法對其參數進行整定，則整定過程工作量大，耗時長。遺傳算法( ga)作為一種有效的全局隨機優化方法，在參數尋優方面具有快速、高效的特點。文獻[4]將ga用于解決adrc的參數整定問題。文獻[5]運用自適應遺傳算法(aga)對連續攪拌反應釜系統及平面兩連桿機械手中涉及的一階adrc的參數進行了優化，使得被控系統的性能有了一定的改善。但文中僅對交叉和變異概率進行了改進，對選擇，交叉和變異算子則未涉及，并且待調參數也隨著控制對象而變化。
本文在文獻[6]的基礎之上，以tsmc為控制對象，將自適應的交叉、變異概率與****個體保留策略和均勻交叉算子結合起來，對tsmc閉環控制系統中二階adrc的部分參數進行了優化，使得原本繁瑣的參數整定工作變得簡單易行，從而有效地縮短了adrc中參數的凋整時間，并且提高了系統的可靠性。仿真結果表明，該控制方法響應速度快，魯棒性強，系統具有較好的動、靜態性能和抗干擾能力。
2 tsmc的拓撲結構及空間矢量調制策略
1) tsmc的拓撲結構6 3 18開關tsmc的拓撲結構，如圖1所示。
它由整流級和逆變級兩級變換電路組成，可以看出tsmc的直流環節無濾波儲能元件。
2)空間矢量調制策略整流級的6個雙向開關可合成6個靜止的有效空間矢量i1-i6和3個零矢量。逆變級的6個開關可合成6個有效空間矢量v1~ v6和2個零矢量。
有效空間矢量將平面平均分為6個扇區，如圖2，圖3所示。
括號中的符號表示空間矢量對應的開關狀態。
任意的空間矢量均可由有效空間矢量和零矢量通過pwm調制合成。對于任意給定的輸入電流矢量，可由其所處扇區的2個相鄰有效空間矢量及零空間矢量jo合成。
其數學表達式為
式中，mc為整流級調制系數(0≤mc≤1);θc為電流矢量扇區角；dm，dn，doc,為開美狀態占空比；tm，tn，t0c為開關導通時間；ts為開關周期。
同樣的，任意的逆變級輸出電壓，也可由電壓所處扇區的2個相鄰空間矢量對應的開關狀態及其占空比來合成。
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