[發(fā)明專利]一種自適應(yīng)變增益快速響應(yīng)鎖相環(huán)改進(jìn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710321945.7
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107134999B
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟獻(xiàn)儀;袁朋生;張洋;經(jīng)雪園;王青松;劉雷;趙曉波;胡海濤
• 申請（專利權(quán)）人: 徐州潤澤電氣有限公司;徐州和緯信電科技有限公司
• 主分類號: H03L7/107
• 分類號: H03L7/107
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種自適應(yīng)變增益快速響應(yīng)鎖相環(huán)改進(jìn)方法，包括：建立同步坐標(biāo)系的鎖相環(huán)非線性數(shù)學(xué)模型，得到含非線性鑒相環(huán)節(jié)的鎖相環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)；根據(jù)傳遞函數(shù)的截止頻率ω_c與輸入偏差e的關(guān)系，構(gòu)建變增益函數(shù)F(e)；利用F(e)改造傳統(tǒng)PI控制器，設(shè)計自適應(yīng)積分增益代替?zhèn)鹘y(tǒng)鎖相環(huán)的積分增益k_i，得到自適應(yīng)變增益鎖相環(huán)系統(tǒng)；建立系統(tǒng)閉環(huán)等效線性模型，并進(jìn)行時域分析；

所述的含非線性鑒相環(huán)節(jié)的鎖相環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)，其特征在于：

將三相靜止坐標(biāo)系中的電網(wǎng)電壓u_a、u_b、u_c，通過Clark變換轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo)系中電壓u_α、u_β；

然后利用Park變換將u_α、u_β轉(zhuǎn)換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的u_d、u_q

其中為鎖相環(huán)的輸出角度反饋；鑒相環(huán)節(jié)利用趨于0時，的方式實現(xiàn)，因此鎖相環(huán)模型存在非線性部分Asine，其中，θ為A相電網(wǎng)電壓角度，為輸入偏差；為同步坐標(biāo)系下的電壓矢量幅值；

從而得到非線性開環(huán)傳遞函數(shù)為

其中k_p為鎖相環(huán)系統(tǒng)的比例增益，k_i為傳統(tǒng)鎖相環(huán)的積分增益，K(e)＝Asine/e為非線性增益，隨輸入偏差變化而變化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)變增益快速響應(yīng)鎖相環(huán)改進(jìn)方法，其特征在于，將鑒相環(huán)節(jié)對輸入偏差的影響考慮成為變增益項，利用頻域分析截止頻率ω_c；

令輸入偏差e由0～π變化，得到截止頻率ω_c與輸入偏差e的關(guān)系曲線和變積分常數(shù)u_q/e與輸入偏差e關(guān)系曲線，兩者均隨著輸入偏差e的增大而減小，系統(tǒng)非線性程度大；在-π～0區(qū)間，關(guān)系曲線與0～π的曲線成鏡像對稱關(guān)系；

構(gòu)建變增益函數(shù)F(e)

式中，k_c為自適應(yīng)變增益鎖相環(huán)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)變增益快速響應(yīng)鎖相環(huán)改進(jìn)方法，其特征在于：

利用變增益函數(shù)對鎖相環(huán)控制器的積分常數(shù)進(jìn)行改造

式中，k_i為傳統(tǒng)鎖相環(huán)的積分增益，k_c為自適應(yīng)變增益鎖相環(huán)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自適應(yīng)變增益快速響應(yīng)鎖相環(huán)改進(jìn)方法，其特征在于：

建立系統(tǒng)閉環(huán)等效線性模型

自然頻率ω_n與阻尼系數(shù)ξ的關(guān)系式如下：

自適應(yīng)積分增益明顯小于傳統(tǒng)鎖相環(huán)的積分增益k_i，因此當(dāng)代替k_i時，阻尼系數(shù)ξ增大，自然頻率相應(yīng)減小，但是ω_n減小速度跟不上ξ增大的速度；在欠阻尼情況下，系統(tǒng)的輸入響應(yīng)隨著時間的增長最終衰減到穩(wěn)態(tài)值，其衰減速度主要取決于衰減系數(shù)σ＝ξω_n；通過調(diào)整自適應(yīng)變增益鎖相環(huán)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù)k_c，增大欠阻尼系數(shù)，增大衰減速度，加快響應(yīng)速度。