[發明專利]一種正負雙邊頻域不對稱下差異化相位校正的諧振控制方法

有效

• 申請號: 202010116771.2
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111313732B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 李武華;顏曄;王宇翔;李楚杉;姚文熙;何湘寧;方攸同
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種正負雙邊頻域不對稱下差異化相位校正的諧振控制方法，包含在各諧振點具有獨立相位校正角的差異化相位校正諧振控制環節、解耦環節及延遲補償環節。針對大功率變流器在具有解耦的諧振控制下正負雙邊頻域不對稱的特性，通過在正、負諧振極點處差異化的相位校正，在實現負序電流抑制能力的同時，提升了控制環的穩定裕度。

技術領域

本發明屬于電力電子控制技術領域，具體涉及一種正負雙邊頻域不對稱下差異化相位校正的諧振控制方法。

背景技術

三相大功率變流器作為能量變換裝置，在電氣化交通與船舶電力系統等工業領域得到日益廣泛的應用。該類變流器通常工作于低載波比工況，控制與調制延遲顯著，控制環穩定裕度不足，影響其對負序電流的抑制能力與動態性能。

相對僅具有單諧振極點的同步坐標系下的PI控制，靜止坐標系下的比例諧振控制器具有負的諧振極點，可有效抑制電流負序分量。此外，引入類似同步坐標系控制方案的電流狀態反饋等解耦方案，可提升變流器的動態性能。進一步的，可采用傳統正負諧振極點處的等值相位校正，以同時提升低載波比下的正負相位裕度。

但利用復傳遞函數的數學工具進行建模與分析，該方案下正負雙邊頻域呈現不對稱特性。此時，僅具有單個相位校正自由度的等值相位校正，無法同時滿足正、負諧振極點的差異化相位校正需求，故對穩定裕度的提升存在局限性。

因此，有必要設計一種新的解決方案，在低載波比下，在實現負序電流抑制的同時，對正負雙邊頻域不對稱的上述諧振控制器進行差異化相位校正，以更有效地提高系統穩定性與動態性能。

發明內容

為提高大功率變流器在正負雙邊頻域不對稱下的動態性能，本發明提出了一種正負雙邊頻域不對稱下差異化相位校正的諧振控制方法，包括如下步驟：

1)采樣被控變流器中每一相的電流，經過abc/αβ坐標變換得到靜止坐標系下的電流i_α和i_β，并定義電流采樣值i_αβ＝i_α+ji_β，其中i_α與i_β分別為靜止坐標系下α軸與β軸的電流值，i_αβ為復向量，j為虛數單位；

2)將電流參考值i_{αβ_R}減去電流采樣值i_αβ，得到電流誤差i_{αβ_E}；

3)將電流誤差作為諧振控制環節的輸入，計算后得到諧振輸出m_{αβ_R}；所述的諧振控制環節的計算公式如下：

m_{αβ_R}＝i_{αβ_E}·[K_p+K_i1·e^-jθ1/(s+jω₀)+ K_i2·e^jθ2/(s-jω₀)] 式I

其中，K_p為比例系數，K_i1與K_i2分別是負諧振環節與正諧振環節的諧振系數，θ₁與θ₂分別是負諧振環節與正諧振環節的相位校正角，ω₀為基波角頻率，s為拉普拉斯算子；

4)將電流采樣值i_αβ或電流參考值i_{αβ_R}或電流誤差i_{αβ_E}作為解耦環節的輸入，計算后得到解耦輸出m_{αβ_D}；

5)將諧振輸出m_{αβ_R}與解耦輸出m_{αβ_D}相加后作為延遲補償環節的輸入，計算后得到控制環總輸出m_αβ；