tsmc控制系统中adrc参数的自适应优化
邓文浪，杨钰，文天祥，周立明
（湘潭大学信息工程学院，湖南湘潭411105）
摘 要：为了提高双级矩阵变换嚣( tsmc)在电网电压突变和负载扰动时的抗干扰能力．将自抗扰控制技术应用于ts/vic的闭环控制，针对自抗扰控制器(adrc)参数多，整定困难的特点，在adrc的参数整定过程中用了自适应遗传算法( aca)：该算法能够随适应度函数值动态地调整交叉和受异概率，同时为了克服标准遗传算法优化过程中收敛速度慢、稳定性差等问题，对选择算子和交叉算子做了一些改进，从而能方便地找出符合设计要求的一组参数，有效地缩短adrc的参数调整时间，提高遗传算法的精度，用优化的adrc对tsmc的输出电压进行闭环控制，仿真结果表明改进的控制器可在一定程度上兼顾tsmc的动态和静态性。
关键词：双级矩阵变换器；自抗扰控制器；自适应遗传算法；参数整定
中图分类号：tp 27 文献标识码：a
1引言
双级矩阵变换器( tsmc)没有中间储能环节，实际应用时，其输出电压通常会直接受到各种扰动的影响。自抗扰控制器(adrc)不依赖于被控对象的精确模型，通过自动检测并补偿控制对象的内外扰，使得系统对外扰和不确定因素均有很好的适应能力。用adrc对tsmc进行闭环控制是抑制各种扰动的有效方法。
adrc需要整定的参数较多，若采用试凑法对其参数进行整定，则整定过程工作量大，耗时长。遗传算法( ga)作为一种有效的全局随机优化方法，在参数寻优方面具有快速、高效的特点。文献[4]将ga用于解决adrc的参数整定问题。文献[5]运用自适应遗传算法(aga)对连续搅拌反应釜系统及平面两连杆机械手中涉及的一阶adrc的参数进行了优化，使得被控系统的性能有了一定的改善。但文中仅对交叉和变异概率进行了改进，对选择，交叉和变异算子则未涉及，并且待调参数也随着控制对象而变化。
本文在文献[6]的基础之上，以tsmc为控制对象，将自适应的交叉、变异概率与****个体保留策略和均匀交叉算子结合起来，对tsmc闭环控制系统中二阶adrc的部分参数进行了优化，使得原本繁琐的参数整定工作变得简单易行，从而有效地缩短了adrc中参数的凋整时间，并且提高了系统的可靠性。仿真结果表明，该控制方法响应速度快，鲁棒性强，系统具有较好的动、静态性能和抗干扰能力。
2 tsmc的拓扑结构及空间矢量调制策略
1) tsmc的拓扑结构6 3 18开关tsmc的拓扑结构，如图1所示。
它由整流级和逆变级两级变换电路组成，可以看出tsmc的直流环节无滤波储能元件。
2)空间矢量调制策略整流级的6个双向开关可合成6个静止的有效空间矢量i1-i6和3个零矢量。逆变级的6个开关可合成6个有效空间矢量v1~ v6和2个零矢量。
有效空间矢量将平面平均分为6个扇区，如图2，图3所示。
括号中的符号表示空间矢量对应的开关状态。
任意的空间矢量均可由有效空间矢量和零矢量通过pwm调制合成。对于任意给定的输入电流矢量，可由其所处扇区的2个相邻有效空间矢量及零空间矢量jo合成。
其数学表达式为
式中，mc为整流级调制系数(0≤mc≤1);θc为电流矢量扇区角；dm，dn，doc,为开美状态占空比；tm，tn，t0c为开关导通时间；ts为开关周期。
同样的，任意的逆变级输出电压，也可由电压所处扇区的2个相邻空间矢量对应的开关状态及其占空比来合成。
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