[發(fā)明專利]一種電流環(huán)串聯(lián)校正器的參數(shù)設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410114318.2
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103901779A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫健;朱衛(wèi)平;陶順;袁曉冬
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;江蘇省電力公司;江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院;華北電力大學(xué)
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;許婉靜

1.一種電流環(huán)串聯(lián)校正器的參數(shù)設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）獲取參數(shù)設(shè)計所需要的系統(tǒng)參數(shù)和工程實際參數(shù)，建立通用s域的電流環(huán)數(shù)學(xué)模型；

2）基于線性控制理論，提出三種電流環(huán)串聯(lián)校正器的參數(shù)設(shè)計方案分別計算電流環(huán)串聯(lián)校正器的開環(huán)傳遞函數(shù)和閉環(huán)傳遞函數(shù)，三種參數(shù)設(shè)計方案分別為典型I型系統(tǒng)設(shè)計方案，典型二階系統(tǒng)設(shè)計方案和典型Ⅱ系統(tǒng)設(shè)計方案；

3）利用采用所述步驟2）的三種參數(shù)設(shè)計方案計算的開環(huán)傳遞函數(shù)和閉環(huán)傳遞函數(shù)做出頻域和時域響應(yīng)圖，通過相角裕度、峰值時間、超調(diào)量三個性能指標(biāo)分析得出最優(yōu)的設(shè)計方案；

4）將所述步驟3）得到的最優(yōu)設(shè)計方案應(yīng)用到實際微源所采用的串聯(lián)校正器中。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電流環(huán)串聯(lián)校正器的參數(shù)設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟1）中獲取的系統(tǒng)參數(shù)包括直流側(cè)電壓U_dc，LC濾波器參數(shù)電感L和阻尼電阻R，PWM逆變器開關(guān)頻率f_s，積分時間常數(shù)T_s，工程實際參數(shù)包括系統(tǒng)阻尼比ξ，自然角頻率ω_n。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電流環(huán)串聯(lián)校正器的參數(shù)設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟1）建立通用s域的電流環(huán)數(shù)學(xué)模型的具體過程為：

1-1）根據(jù)電路的基爾霍夫定理得出逆變器的狀態(tài)方程式（1）：

LdiLadt=S*1Udc-(ua+uNO)LdiLbdt=S*2Udc-(ub+uNO)LdiLcdt=S*3Udc-(uc+uNO)---(1)]]>

其中，i_Lk(k＝a,b,c)為流過LC濾波器的電感電流，t為時間，為開關(guān)函數(shù)，u_NO為網(wǎng)側(cè)與逆變器側(cè)中性點之間的電壓，u_k(k＝a,b,c)為網(wǎng)側(cè)電壓；

1-2）根據(jù)三相對稱，用占空比d_j代替式（1）中的開關(guān)函數(shù)所述占空比d_j的表達(dá)形式為：

式（2）中，m為調(diào)制系數(shù)，為相移，ω＝2πf，f為基波頻率

得到變換后的狀態(tài)方程式（3）：

LdiLadt=12m~aUdc-uaLdiLbdt=12m~bUdc-ubLdiLcdt=12m~cUdc-uc---(3)]]>

其中，為調(diào)制系數(shù)m的三相分量；

1-3）將狀態(tài)方程式（3）進(jìn)行abc-αβ-dq坐標(biāo)變換，得到dq分量形式如下：

Ldiddt=12md~Udc+ωLiq-udLdiqdt=12mq~Udc-ωLid-uq---(6)]]>

1-4）將所述步驟1-3）得到的dq分量形式的狀態(tài)方程變換到s域，得到通用s域的電流環(huán)數(shù)學(xué)模型如下：

Lsid=12md~Udc+ωLiq-udLsiq=12mq~Udc-ωLid-uq,]]>

其中，為調(diào)制系數(shù)m的d相和q相分量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電流環(huán)串聯(lián)校正器的參數(shù)設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟2）三種參數(shù)設(shè)計方案的開環(huán)傳遞函數(shù)和閉環(huán)傳遞函數(shù)的表達(dá)式分別為：

（1）典型I型系統(tǒng)設(shè)計方案的開環(huán)傳遞函數(shù)W_oi¹(s)以及閉環(huán)傳遞函數(shù)W_ci¹(s)如下：

Woi1(s)=KiPUdc2Rτis(1.5Tss+1)---(7)]]>

Wci1(s)=13TsRτiKiPUdcs2+2RτiKiPUdcs+1---(8)]]>

其中，K_iP和K_iI分別為PI控制器的比例參數(shù)和積分參數(shù)，τ_i為積分時間常數(shù)，在這種設(shè)計方案下，K_iP和K_iI的表達(dá)式為：

KiP=2Rτi3TsUdcKiI=2R3TsUdc---(10);]]>

將步驟1）獲取的系統(tǒng)參數(shù)和工程實際參數(shù)代入到式（10），式（7）和式（8），即可得到采用典型I型系統(tǒng)設(shè)計方案計算的電流環(huán)串聯(lián)校正器的開環(huán)傳遞函數(shù)和閉環(huán)傳遞函數(shù)關(guān)于s的函數(shù)表達(dá)式；

（2）典型二階系統(tǒng)設(shè)計方案的開環(huán)傳遞函數(shù)W_oi²(s)以及閉環(huán)傳遞函數(shù)W_ci²(s)分別為：

Woi2(s)=Udc/2R(KiPs+KiI)(1+(L/R)s)s---(11)]]>

Wci2(s)=K′PL·s+K′I/K′Ps2+R+K′pLs+K′IL---(12)]]>

式中：K'_P＝U_dcK_iP/₂,K'_I＝U_dcK_iI/2，

在這種設(shè)計方案下，K_iP和K_iI的表達(dá)式為：

KiP=4ξωnL-2RUdcKiI=2Lωn2Udc---(14);]]>

將步驟1）獲取的系統(tǒng)參數(shù)和工程實際參數(shù)代入到式（14），式（11）和式（12），即可得到采用典型二階系統(tǒng)設(shè)計方案計算的電流環(huán)串聯(lián)校正器的開環(huán)傳遞函數(shù)和閉環(huán)傳遞函數(shù)關(guān)于s的函數(shù)表達(dá)式；

（3）典型Ⅱ系統(tǒng)設(shè)計方案的開環(huán)傳遞函數(shù)W_oi³(s)和閉環(huán)傳遞函數(shù)W_ci³(s)分別為：

Woi3(s)=KiPUdc2τiLτis+1s2(1.5Tss+1)---(15)]]>

Wci3(s)=KiPUdc(τis+1)3TSτiLs3+2τiLs2+KiPVdcτis+2---(16)]]>

在這種設(shè)計方案下，K_iP和K_iI的表達(dá)式為：

KiP=12L15TsUdcKiI=KiPτi=12L112.5Ts2Udc---(18);]]>

將步驟1）獲取的系統(tǒng)參數(shù)和工程實際參數(shù)代入到式（18），式（15）和式（16），即可得到采用典型Ⅱ系統(tǒng)設(shè)計方案計算的電流環(huán)串聯(lián)校正器的開環(huán)傳遞函數(shù)和閉環(huán)傳遞函數(shù)關(guān)于s的函數(shù)表達(dá)式。