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龙图腾网恭喜南京航空航天大学申请的专利一种Vienna整流器分数阶积分滑模自抗扰控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115343953B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-02发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210872314.5，技术领域涉及：G05B13/04；该发明授权一种Vienna整流器分数阶积分滑模自抗扰控制方法是由肖玲斐;刘威;谭雨硕;林聪设计研发完成，并于2022-07-20向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种Vienna整流器分数阶积分滑模自抗扰控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种Vienna整流器分数阶积分滑模自抗扰控制方法。该方法利用基于分数阶积分滑模的功率环控制降低网侧三相输入电流波形畸以及保证其能以高功率因数运行。此外，本方法将自抗扰控制策略作用于电压外环的控制，以实现高精度的电压跟踪。最后，通过仿真验证了本发明提供的Vienna整流器控制方法提高了Vienna整流器的动静态性能和抗扰能力，能够改善母线电压的稳定性。

本发明授权一种Vienna整流器分数阶积分滑模自抗扰控制方法在权利要求书中公布了：1.一种Vienna整流器分数阶积分滑模自抗扰控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对Vienna整流器的拓扑结构进行分析，结合基尔霍夫电压和电流定理，建立Vienna整流器在三相静止坐标系及两相旋转坐标系下数学模型；步骤2：针对Vienna整流器的功率内环使滑模结合分数阶控制，设计分数阶积分滑模控制器；基于分数阶积分滑模面，选取有功功率和无功功率作为内环控制变量，将建立的数学模型与所设计的滑模面进行结合，设计出功率内环的分数阶积分滑模控制方案；步骤3：对电压外环设计线性自抗扰控制，以直流侧电压作为输入，有功功率指令值作为输出，分别设计跟踪微分器、线性扩张状态观测器和线性状态误差反馈控制律，然后获得最终Vienna整流器的控制律，实现Vienna整流器的分数阶积分滑模自抗扰控制；步骤1中，所述Vienna整流器的数学模型，具体如下：对于Vienna整流器首先进行以下假设：1所有功率器件、导线、电容、电感及二极管等器件都是无损耗的理想器件；2电源输入电压为理想正弦波、输入电感工作在线性状态不会饱和；3开关频率远大于电源基波频率；Vienna整流器的相电流能够在功率开关管导通的情况下根据电流的方向在支路上双向流动；当开关管截断时，支路的电流为零，即该支路完全断开；即整流器的每相桥臂根据电流的流向以及开关状态分成三种不同的模式；定义开关函数组如下： 其中，Sap、San、Sax分别为A相的等效开关状态；基于基尔霍夫电压和电流定理，结合Vienna整流器拓扑结构，获得其在三相静止坐标系即abc坐标系下的状态方程表达式： 其中，X＝[iaibicVc1Vc2]T，E＝[esaesbesc00]T，B＝diag[11100]，Z＝diag[LaLbLcC1C2]；esa、esb、esc为交流侧电源三相电压；La、Lb、Lc为交流侧储能滤波电感；Vc1、Vc2分别为Vienna整流器直流侧上下电容电压；L为交流侧三相电感；R为交流侧电阻；C1、C2为直流侧电容，令C1＝C2＝C；ia、ib、ic为交流侧三相电流； 其中，RL输出负载电阻；对式4进行Clark变换，则有两相旋转坐标系即αβ坐标系下的Vienna整流器表达式为： 其中，Sαp、Sβp、Sαn、Sβn为αβ坐标系下的开关状态；iα和iβ为αβ坐标系下的网侧电流；eα和eβ为αβ坐标系下的网侧电压；iR为输出电流；写成矩阵形式: 其中，Zαβ＝diag[LLC1C2]，Xαβ＝[iαiβVc1Vc2]T，Bαβ＝diag[1100]， 所述步骤2中包括如下具体步骤：步骤2-1：根据瞬时功率理论获得瞬时功率表达式为： 其中，P、Q分别为瞬时有功功率和无功功率；Vienna整流器网侧的电压表示为： 其中，ω为交流电源的角频率；对式7求导，并结合式6和式8，获得关于瞬时功率的微分表达式为： 其中，vα、vβ为矢量电压；对式6中的直流侧等式进行变换，使两直流侧电压等式的两侧分别相加并同时乘以Vdc，得到直流侧功率方程： 其中，Pdc为直流侧功率，其为负载功率和两个直流储能电容功率之和；Vdc为Vienna整流器直流侧电压；步骤2-2：给定整流器的网侧有功功率和无功功率分别为Pref、Qref，功率跟踪误差表示为： 其中，e表示误差向量；设计分数阶积分滑模函数为：s＝e+cD-ue13其中，c＝diag{c1,c2}为积分常数矩阵，c1＞0、c2＞0；0＜u＜1；s为滑模函数；D为线性算子，u表示分数阶微分的阶次；选取指数趋近律： 其中，ε＝diag{ε1,ε2}，ε1＞0,ε2＞0，k＝diag{k1,k2}，k1＞0,k2＞0；对滑模面求导有： 其中，由式14和15能够得到内环控制器的控制律表达式：Vαβ＝M-1[F+cD1-ue+ks+εsgns]；16对所设计的滑模控制律的稳定性进行分析：选取Lyapunov方程如下： 对其求一阶导数有： 令s＝[s1s2]T，则根据式13、14和18得到： 因为ε1＞0,ε2＞0，k1＞0,k2＞0，则s1与ε1sgns1+k1s1符号相同，s2与ε2sgns2+k2s2符号相同，即滑模面函数s和滑模面的导数dsdt符号相反，说明满足滑模面的可达条件，有s1[ε1sgns1+k1s1]+s2[ε2sgns2+k2s2]＞0，因此所设计的控制器能够满足稳定性要求；所述步骤3中对电压外环设计线性自抗扰控制包括如下具体步骤：考虑整流器在单位因素状态下运行，即Qref＝Q＝0；给定直流侧输出电压为Vref,当忽略电路中功率器件的开关损耗及等效的阻抗损耗时，直流侧消耗功率等于交流侧输入功率,对式11进行变换有： 令y＝Vref2、f＝-4Vref2CRL、b＝4C、u＝P，则式20能够变换为: 所述步骤3中跟踪微分器的设计包括如下具体步骤：Vienna整流器期望的输出电压为Vref，设计跟踪微分器对控制信号进行平滑过渡减少初始误差，对于电压外环设定跟踪微分器为： 其中，r为可调速度因子，主要用来调节过渡过程当中上升速度；v1为安排的过渡过程；v2为v1的广义导数；Vdc为Vienna整流器直流侧电压；所述步骤3中线性扩张状态观测器的设计包括如下具体步骤：以控制器的输入Vdc和输出u＝Pref来估计和跟踪系统的各个状态量及总扰动，则有： 其中，z1为直流侧电压的估计；z2为整流器内外扰动的估计；β1为可调参数，β2通常通过扩张状态观测器带宽进行整定；所述步骤3中线性状态误差反馈控制律的设计包括如下具体步骤：以直流电压的误差作为反馈控制量，同时对扰动的估计进行实时补偿；线性状态误差反馈律的设计具体为： 其中，z1为直流侧电压的估计；z1为整流器内外扰动的估计；v1为安排的孤独过程；ks为可调参数。

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