【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及變換器控制，特別是涉及一種不平衡下變換器直流波動(dòng)抑制方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。
技術(shù)介紹
1、隨著變頻器、激光打印機(jī)、二極管整流橋等非線性負(fù)載的普及，三相負(fù)載不平衡的情況越來(lái)越普遍。當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)三相不平衡時(shí)，變換器直流側(cè)電壓電流將出現(xiàn)兩倍工頻波動(dòng)，有可能對(duì)電能變換的質(zhì)量、變換器的轉(zhuǎn)換效率甚至系統(tǒng)可靠性造成影響。因此，如何對(duì)不平衡工況下三相變換器直流電壓波動(dòng)進(jìn)行有效抑制成為領(lǐng)域熱衷研究的課題。
2、現(xiàn)有三相變換器直流電壓波動(dòng)抑制方法主要包括在直流側(cè)并聯(lián)一個(gè)電容平抑波動(dòng)電壓的方法和在直流側(cè)增設(shè)額外功率橋臂且通過(guò)控制使橋臂上的無(wú)源元件吸收波動(dòng)功率抑制直流側(cè)電壓波動(dòng)的方法。雖然并聯(lián)電容的方法簡(jiǎn)單易行，但由于波動(dòng)功率的頻率為頻率較低的兩倍工頻，通常需要極大的電容才能實(shí)現(xiàn)對(duì)該頻率信號(hào)的抑制，采用此種方法必然會(huì)導(dǎo)致變換器的體積重量增大，且功率密度及經(jīng)濟(jì)性降低。同時(shí)，雖然增設(shè)額外功率橋臂的方法可解決并聯(lián)電容方法的應(yīng)用缺陷，但其不僅因提取的波動(dòng)功率含有諧波或者直流偏置造成功率橋臂所連接無(wú)源元件吸收的功率不精確，導(dǎo)致電壓波動(dòng)抑制不夠精確，而且其直流電壓波動(dòng)抑制的響應(yīng)速度較慢，無(wú)法及時(shí)抑制負(fù)載出現(xiàn)單相短路等極端不平衡工況時(shí)短時(shí)段出現(xiàn)的直流電壓波動(dòng)以避免其對(duì)系統(tǒng)造成沖擊。即現(xiàn)有直流電壓波動(dòng)抑制方法均難以有效滿足電能質(zhì)量高要求場(chǎng)景的應(yīng)用需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種不平衡下變換器直流波動(dòng)抑制方法，通過(guò)基于直流、交流內(nèi)模控制器并聯(lián)后反饋的信號(hào)分離方式精確提取變換器交
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供一種不平衡下變換器直流波動(dòng)抑制方法、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。
3、第一方面，本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種不平衡下變換器直流波動(dòng)抑制方法，所述變換器為兩電平三相變換器，所述方法包括：
4、實(shí)時(shí)獲取不平衡工況下所述變換器交流側(cè)的輸出電壓和輸出電流，并根據(jù)所述輸出電壓和所述輸出電流，得到對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)輸出功率；
5、通過(guò)預(yù)設(shè)交流信號(hào)分離器對(duì)所述瞬時(shí)輸出功率中的瞬時(shí)波動(dòng)功率進(jìn)行提取，得到兩倍工頻瞬時(shí)波動(dòng)功率，并將所述兩倍工頻瞬時(shí)波動(dòng)功率作為所述變換器中的解耦電容功率參考值；
6、將所述解耦電容功率參考值、以及對(duì)應(yīng)的解耦電容功率和解耦電容電壓輸入預(yù)先構(gòu)建的變換器控制模型進(jìn)行處理，得到所述變換器中解耦電容電壓與直流側(cè)橋臂中點(diǎn)電壓乘積的參考值；所述變換器控制模型包括外環(huán)高自由度比例諧振控制器與內(nèi)環(huán)多狀態(tài)量線性反饋復(fù)合的控制器間的控制律模型；
7、將所述解耦電容電壓與直流側(cè)橋臂中點(diǎn)電壓乘積的參考值與所述解耦電容電壓作商，得到所述變換器中直流側(cè)橋臂中點(diǎn)電壓參考值；
8、將所述直流側(cè)橋臂中點(diǎn)電壓參考值與所述變換器中直流側(cè)母線電壓作商，得到對(duì)應(yīng)的橋臂占空比，并根據(jù)所述橋臂占空比，生成所述變換器中功率器件的開(kāi)關(guān)信號(hào)。
9、進(jìn)一步地，所述預(yù)設(shè)交流信號(hào)分離器基于直流量?jī)?nèi)模傳遞函數(shù)和交流量?jī)?nèi)模傳遞函數(shù)并聯(lián)后再經(jīng)單位負(fù)反饋的處理原則設(shè)計(jì)得到；所述預(yù)設(shè)交流信號(hào)分離器的傳遞函數(shù)表示為：
10、
11、其中，表示預(yù)設(shè)交流信號(hào)分離器的傳遞函數(shù)輸出值；為拉普拉斯算子；和分別表示直流增益和交流增益；表示為工頻角頻率。
12、進(jìn)一步地，所述變換器控制模型的構(gòu)建步驟包括：
13、基于以所述兩倍工頻瞬時(shí)波動(dòng)功率為所述變換器中解耦電容功率參考值，外環(huán)控制采用高自由度比例諧振控制器和內(nèi)環(huán)控制采用多狀態(tài)量線性反饋復(fù)合的控制器對(duì)解耦電容功率進(jìn)行閉環(huán)控制的控制原則，構(gòu)建基礎(chǔ)控制律模型；
14、根據(jù)所述基礎(chǔ)控制律模型，基于閉環(huán)控制原理構(gòu)建計(jì)及多狀態(tài)量線性反饋的系統(tǒng)狀態(tài)空間模型；
15、根據(jù)所述系統(tǒng)狀態(tài)空間模型，得到外環(huán)控制器輸出到解耦電容功率的傳遞函數(shù)，并根據(jù)所述外環(huán)控制器輸出到解耦電容功率的傳遞函數(shù)和所述高自由度比例諧振控制器的傳遞函數(shù)，得到系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)；
16、基于線性反饋零點(diǎn)不變?cè)瓌t和預(yù)設(shè)期望閉環(huán)極點(diǎn)位置，得到目標(biāo)閉環(huán)傳遞函數(shù)，并根據(jù)所述系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)和所述目標(biāo)閉環(huán)傳遞函數(shù)，求解得到所述基礎(chǔ)控制律模型的控制器參數(shù)；
17、將所述控制器參數(shù)代入所述基礎(chǔ)控制律模型，得到所述控制律模型。
18、進(jìn)一步地，所述基礎(chǔ)控制律模型表示為：
19、
20、式中，
21、
22、其中，表示解耦電容電壓與直流側(cè)橋臂中點(diǎn)電壓乘積；和分別表示解耦電容功率和對(duì)應(yīng)的解耦電容功率參考值；表示高自由度比例諧振控制器的傳遞函數(shù)；表示高自由度比例諧振控制器的增益；和分別表示高自由度比例諧振控制器的零點(diǎn)；和表示多狀態(tài)量線性反饋復(fù)合的控制器的狀態(tài)量負(fù)反饋增益系數(shù)；表示為工頻角頻率。
23、進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述基礎(chǔ)控制律模型，基于閉環(huán)控制原理構(gòu)建計(jì)及多狀態(tài)量線性反饋的系統(tǒng)狀態(tài)空間模型的步驟包括：
24、以所述變換器中解耦電容電壓與直流側(cè)橋臂中點(diǎn)電壓乘積為輸入量，以所述變換器中解耦電容功率為輸出量、以所述解耦電容功率和解耦電容電壓平方值為狀態(tài)量，基于所述閉環(huán)控制原理構(gòu)建基礎(chǔ)狀態(tài)空間模型；
25、基于所述高自由度比例諧振控制器的輸出量替換，對(duì)所述基礎(chǔ)控制律模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的基礎(chǔ)控制律模型代入所述基礎(chǔ)狀態(tài)空間模型，得到所述系統(tǒng)狀態(tài)空間模型。
26、進(jìn)一步地，所述控制器參數(shù)包括所述高自由度比例諧振控制器的參數(shù)和所述多狀態(tài)量線性反饋復(fù)合的控制器的狀態(tài)量負(fù)反饋增益系數(shù)；
27、所述根據(jù)所述系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)和所述目標(biāo)閉環(huán)傳遞函數(shù)，求解得到所述基礎(chǔ)控制律模型的控制器參數(shù)的步驟包括：
28、基于閉環(huán)極點(diǎn)與零點(diǎn)對(duì)消原則，根據(jù)兩倍工頻角頻率交流增益需求對(duì)所述目標(biāo)閉環(huán)傳遞函數(shù)進(jìn)行參數(shù)求解，得到初始控制器參數(shù)；
29、根據(jù)所述初始控制器參數(shù)，得到系統(tǒng)響應(yīng)速度指標(biāo)，并判斷所述系統(tǒng)響應(yīng)速度指標(biāo)是否大于預(yù)設(shè)響應(yīng)速度閾值；
30、若是，則將所述初始控制器參數(shù)作為所述控制器參數(shù)；
31、若否，則同時(shí)增加預(yù)設(shè)期望閉環(huán)極點(diǎn)位置，并根據(jù)更新后的預(yù)設(shè)期望閉環(huán)極點(diǎn)位置，重新求解得到所述基礎(chǔ)控制律模型的控制器參數(shù)。
32、進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)響應(yīng)速度指標(biāo)表示為：
33、
34、其中，表示系統(tǒng)響應(yīng)速度指標(biāo)；和表示多狀態(tài)量線性反饋復(fù)合的控制器的狀態(tài)量負(fù)反饋增益系數(shù)；、和分別表示系統(tǒng)狀態(tài)空間模型的系統(tǒng)矩陣、輸入矩陣和輸出矩陣；、、和表示預(yù)設(shè)期望閉環(huán)極點(diǎn)位置。
35、第二方面，本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種不平衡下變換器直流波動(dòng)抑制本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種不平衡下變換器直流波動(dòng)抑制方法，其特征在于，所述變換器為兩電平三相變換器，所述方法包括：
2.如權(quán)利要求1所述的不平衡下變換器直流波動(dòng)抑制方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)交流信號(hào)分離器基于直流量?jī)?nèi)模傳遞函數(shù)和交流量?jī)?nèi)模傳遞函數(shù)并聯(lián)后再經(jīng)單位負(fù)反饋的處理原則設(shè)計(jì)得到；所述預(yù)設(shè)交流信號(hào)分離器的傳遞函數(shù)表示為：
3.如權(quán)利要求1所述的不平衡下變換器直流波動(dòng)抑制方法，其特征在于，所述變換器控制模型的構(gòu)建步驟包括：
4.如權(quán)利要求3所述的不平衡下變換器直流波動(dòng)抑制方法，其特征在于，所述基礎(chǔ)控制律模型表示為：
5.如權(quán)利要求4所述的不平衡下變換器直流波動(dòng)抑制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述基礎(chǔ)控制律模型，基于閉環(huán)控制原理構(gòu)建計(jì)及多狀態(tài)量線性反饋的系統(tǒng)狀態(tài)空間模型的步驟包括：
6.如權(quán)利要求3所述的不平衡下變換器直流波動(dòng)抑制方法，其特征在于，所述控制器參數(shù)包括所述高自由度比例諧振控制器的參數(shù)和所述多狀態(tài)量線性反饋復(fù)合的控制器的狀態(tài)量負(fù)反饋增益系數(shù)；
7.如權(quán)利要求6所述的不平衡下變換器直流波動(dòng)抑制方法，其特征在于，所述系統(tǒng)
8.一種不平衡下變換器直流波動(dòng)抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述變換器為兩電平三相變換器，所述系統(tǒng)包括：
9.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一所述方法的步驟。
10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一所述方法的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種不平衡下變換器直流波動(dòng)抑制方法，其特征在于，所述變換器為兩電平三相變換器，所述方法包括：
2.如權(quán)利要求1所述的不平衡下變換器直流波動(dòng)抑制方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)交流信號(hào)分離器基于直流量?jī)?nèi)模傳遞函數(shù)和交流量?jī)?nèi)模傳遞函數(shù)并聯(lián)后再經(jīng)單位負(fù)反饋的處理原則設(shè)計(jì)得到；所述預(yù)設(shè)交流信號(hào)分離器的傳遞函數(shù)表示為：
3.如權(quán)利要求1所述的不平衡下變換器直流波動(dòng)抑制方法，其特征在于，所述變換器控制模型的構(gòu)建步驟包括：
4.如權(quán)利要求3所述的不平衡下變換器直流波動(dòng)抑制方法，其特征在于，所述基礎(chǔ)控制律模型表示為：
5.如權(quán)利要求4所述的不平衡下變換器直流波動(dòng)抑制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述基礎(chǔ)控制律模型，基于閉環(huán)控制原理構(gòu)建計(jì)及多狀態(tài)量線性反饋的系統(tǒng)狀態(tài)空間模型的步驟包括：
...【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馮興隆，孔鋒峰，湯霄，呂斌，孟程，周國(guó)華，黃俊，漏亦楠，李響，查浩，錢佳凱，張誠(chéng)之，金燁晨，史碧航，徐家瑋，劉力源，胡巖冰，詹少雄，葉儷煒，熊凱驊，趙宇琪，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司杭州供電公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。