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专利号: 2018113092512
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.LCL型并网逆变器电流控制的有源高频阻尼方法,其特征在于,具体按照以下步骤进行:步骤1,入网电流参考值iL2_ref与经过一拍延迟的入网电流iL2作差,得到的误差值,经过控制器Gc(s)输出,该输出值与具有前馈系数kg的公共耦合点的电压vpcc相加,得到的和作用于控制对象,得到的输出量即为入网电流iL2;

步骤2,以步骤1中的输出入网电流iL2来重构逆变侧电流iL1,入网电流iL2经时间延迟单元一拍延迟后,与电流重构和预测单元的输出值相加得到预测电流 取该预测电流 为反馈量,得到以入网电流iL2为输出的电流控制系统为:逆变侧电流参考值iL1_ref与反馈量即预测电流 的误差值Δe经过比例控制器输出,其输出值与前馈系数为kg的公共耦合点的电压vpcc的一拍延迟值相加作为控制对象的输入,得到控制对象的输出即为入网电流iL2;

步骤3,将步骤2的电流控制系统等效为以预测电流 为输出的控制系统,具体为:逆变侧电流参考值iL1_ref与预测电流 的误差值Δe经过比例控制器输出,其输出值分别经过电流重构部分和预测单元部分输出,另外,公共耦合点PCC点电压vpcc经过前馈系数kg输出与比例控制器输出的和再经过一拍延迟作为控制对象的输入,控制对象的输出入网电流iL2与电流重构部分和预测单元部分输出的和相加即为预测电流 即可得到以预测电流 为输出的控制系统;

步骤4,在步骤3得到的以预测电流 为输出的控制系统中引入高频阻尼单元,将步骤3的比例控制器的输出经过高频阻尼单元进行负反馈,高频阻尼单元与比例控制器形成新的控制块,逆变侧电流参考值iL1_ref与输出预测电流 的误差值Δe,该差值减去比例控制输出经高频阻尼单元的输出值得到的误差,该误差再经比例控制器输出,其输出值分两路:一路分别经过电流重构部分和预测单元部分输出后相加得到一路信号输出值;另一路是与经过前馈系数kg公共耦合点点电压vpcc相加后再经一拍延迟作为控制对象的输入,控制对象的输出即为入网电流iL2,即得到另一路信号输出值,这两路信号输出值的和即为预测电流

2.根据权利要求1所述的LCL型并网逆变器电流控制的有源高频阻尼方法,其特征在于,所述步骤1~4中,前馈系数kg取值均为1。

3.根据权利要求1所述的LCL型并网逆变器电流控制的有源高频阻尼方法,其特征在于,所述步骤2~4中,电流重构和电流预测单元的表达式为:式(1)中,Ts为采样周期,L1为逆变器侧电感,γ=1+η,η为重构系数,η=0.5。

4.根据权利要求1所述的LCL型并网逆变器电流控制的有源高频阻尼方法,其特征在于,所述步骤2~4中,电流重构在控制系统中的实现方法为:通过入网电流iL2来重构逆变侧电流iL1,即iL1=iL2+ic,重构电容电流ic,分析逆变侧电感L1两端的压降,得到L1(diL1/dt)≈dλvdc-vpcc               (3);

vi=dλvdc                           (4);

式(3)及式(4)中,vi为逆变侧电压输出,λ为直流母线电压利用率,vdc为直流母线电压,vpcc是公共耦合点PCC点电压,d为控制开关管的占空比;

根据式(3)及式(4)可得到,(n-1)Ts时刻重构电流iL1(n-1)的表达式为:iL1(n-1)=iL2(n-1)+η[d(n-1)λvdc-vpcc]·Ts/L1       (5);

即:iL1(n-1)=iL2(n-1)+η[vi-vpcc]·Ts/L1          (6);

式(5)及式(6)中,η为重构系数,η=0.5。

5.根据权利要求4所述的LCL型并网逆变器电流控制的有源高频阻尼方法,其特征在于,所述步骤2~4中,电流预测在控制系统中的实现方法为:根据电流重构的实现方法,其中,不考虑控制对象模型误差,可以得到nTs时刻逆变侧电流iL1为:iL1(n)=iL1(n-1)+[d(n-1)λvdc-vpcc]·Ts/L1        (7);

即:iL1(n)=iL1(n-1)+[vi-vpcc]·Ts/L1           (8)。

6.根据权利要求1所述的LCL型并网逆变器电流控制的有源高频阻尼方法,其特征在于,所述步骤4中,高频阻尼在控制系统中的实现方法为:将高频阻尼引入到控制系统中,得到新控制器环节为:逆变侧电流参考值iL1_ref与预测电流 的误差值Δe作为新控制器环节的输入,误差值Δe减去比例控制器输出经高频阻尼的输出值,得到的误差值经过比例控制器输出,即新控制器环节的输出,新控制器环节的传递函数表达式为:式(9)中,k为比例控制器增益,δ为阻尼系数,Ts为采样周期;

将式(9)进行离散化,得到:

式(10)中,k为比例控制器增益,δ为阻尼系数,z-1为一拍延迟;

定义:Gkdp(z)=U(z)/Δe(z),其中,U(z)为新控制器环节输出;

-1

则可以得到:U(z)·(1+kδ)=kδU(z)z +k·Δe(z),从而得到新控制器环节的差分方程表达式为:式(11)中,Δe(n)为nTs时刻误差信号。

7.根据权利要求1所述的LCL型并网逆变器电流控制的有源高频阻尼方法,其特征在于,所述步骤4中,高频阻尼单元的表达式为:式(2)中,δ为阻尼系数,Ts为采样周期。