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专利号: 2020112468925
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:

1.一种三电平并网变换器的自适应电流分岔控制方法,其特征在于:具体包括如下步骤:

步骤1,建立二极管箝位三电平并网变换器系统的离散模型;

步骤2,根据步骤1所得的离散模型推导出Jacobian矩阵;

步骤3,根据步骤2所得的Jacobian矩阵在MATALAB中画取特征值分布图,根据特征分布图确定系统的高频与低频kp分岔边界即kpmin和kpmax;

步骤4,根据步骤3所得的特征分布图进行自适应分岔控制。

2.根据权利要求1所述的一种三电平并网变换器的自适应电流分岔控制方法,其特征在于:所述步骤1的具体过程为:步骤1.1建立主电路的离散模型,如下公式(1)所示:x(n+1)=a11·x(n)+a12·Gp+b1·D               (1);

T

其中,x(n)为n时刻的电流状态变量,x(n+1)为n+1时刻的电流状态变量,x=[isd,isq];

其中L为网侧滤波电感,usd与usq为dq坐标系下电网电压;

R为网侧滤波电感L的内阻,ω为角频率;

t12...j=t1+t2+…+tj,j=1,2,…,7ura、urb和urb为三相调制波,Uc为调制波幅值,uH为载波幅值;

其中Ts为开关周期;

Gp(n)为n时刻新增状态变量,Gp(n+1)为n+1时刻新增状态变量。

Gp(n+1)=a22Gp(n)步骤1.2,建立电流闭环解耦控制的离散模型,如下公式(2)所示:y(n+1)=a31·x(n)+a32·Gp(n)+y(n)+b3·D+GTs·u       (2);

其中,y(n)为n时刻积分输出状态变量,y(n+1)为n+1时刻积分输出状态变量;

T

y=[uicond uiconq]‑1 ‑1

a31=FA (a11‑I), b3=FA (b1‑I·Ts),其中I为单位矩阵;

* * T

u=[isd isq] ;

* *

其中,ki为比例积分控制器积分系数,isd为d轴电流参考值,isq为q轴电流参考值;

新的状态变量为:

T T

χ=[x Gp y]=[isd isq cos(ωnTs) sin(ωnTs) uicond uiconq]          (3);

由式(6)可得加入PI解耦控制后的离散模型:其中,χ(n)为n时刻系统状态变量,χ(n+1)为n+1时刻系统状态变量;

步骤1.3,建立SPWM脉宽调制的离散模型,如下公式(5)~(7)所示:其中:

上述公式(4)~(7)为SPWM调制算法下二极管箝位三电平并网变换器的离散时间模型。

3.根据权利要求2所述的一种三电平并网变换器的自适应电流分岔控制方法,其特征在于:所述步骤2的具体过程为:步骤2.1,将加入PI解耦控制后系统的离散模型(4)表示为如下公式(8):χ=f(χ,da,db,dc)         (8);

结合SPWM调制占空比计算公式与控制输出建立如下辅助方程:步骤2.2,根据步骤2.1中的式(9)求偏微分方程:求解式(10)得到:

则Jacobian矩阵:

其中,χD,daD,dbD,dcD:分别为χ,da,db,dc在平衡点的取值。

4.根据权利要求3所述的一种三电平并网变换器的自适应电流分岔控制方法,其特征在于:所述步骤3的具体过程为:将所确定离散迭代模型编写到Matlab中,首先,初始化状态变量,并设定kp初值与终值kp.limit;其次,由SPWM调制算法占空比计算公式与控制输出建立辅助方程,求偏微分方程得到Jacobian矩阵;最后将平衡点χD,daD,dbD,dcD带入Jacobian矩阵中求取特征值,并画出复平面中特征根根轨迹,特征根从单位圆左侧穿出点kp值为高频分岔的边界值kpmax;特征根从单位圆右侧穿出点kp值为低频分岔的边界值kpmin,稳定域范围为:kpmin<kp<kpmax。

5.根据权利要求4所述的一种三电平并网变换器的自适应电流分岔控制方法,其特征在于:所述步骤4的具体过程为:步骤4.1,设定三电平并网变换器稳态情况下并网电流的chri与faori,并将所述电流设为CHRIref与FAORIref;

步骤4.2,根据系统闭环控制器参数设置Δkpg、Δkpd和kp初值;

步骤4.3,根据式(13)计算此时并网电流的特征谐波频率,利用FFT算法提取出其特征谐波电流的幅值与基波幅值:

其中,fs:开关频率,f0:基波频率,fi:第i个特征谐波频率,i=1,2,3,4;

步骤4.4,根据式(14)计算综合谐波电流含有率,根据式(15)计算基波电流偏移率:综合谐波电流含有率为:

其中,SFAIref为并网变换器系统稳定时的网侧基波电流幅值;CPHAI为综合特征谐波电流幅值:

基波电流偏移率为:

步骤4.5,将步骤4.4所得的chri与设定值CHRIref比较,当chri≥CHRIref时,则发生高频分岔,以Δkpg为变化量减小kp值;若未发生高频分岔则将步骤4.4所得faori与设定值FAORIref相比较,当faori≥FAORIref,则发生低频分岔,以Δkpd为变化量增加kp值;反之,未发生低频分岔时,kp不变。