[發明專利]一種基于模糊PI和QPR的電網模擬器控制系統及其方法

在審

• 申請號: 202011604470.0
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112701883A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 任懷信;謝源
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H02M1/12;H02J3/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

1.一種基于模糊PI和QPR的電網模擬器控制系統，包括依次連接的直流電源模塊(1)、逆變模塊(2)、濾波器(3)和負載(4)，其特征在于，所述逆變模塊(2)的控制端連接至控制模塊(5)的輸出端，所述控制模塊(5)的輸入端分別與濾波器(3)、負載(4)相連接，所述控制模塊(5)基于電壓外環模糊PI進行電壓控制、基于電流內環QPR進行電流控制，以調制輸出開關控制信號給逆變模塊(2)；所述逆變模塊(2)根據開關控制信號，對直流電源模塊(1)輸出的直流電進行逆變，輸出得到交流故障測試波形。

2.根據權利要求1所述的一種基于模糊PI和QPR的電網模擬器控制系統，其特征在于，所述直流電源模塊(1)包括與電網輸出端連接的整流單元(101)，所述整流單元(101)用于將電網輸出端輸出的三相交流電整流成直流電。

3.根據權利要求1所述的一種基于模糊PI和QPR的電網模擬器控制系統，其特征在于，所述濾波器(3)具體為LC濾波器。

4.根據權利要求3所述的一種基于模糊PI和QPR的電網模擬器控制系統，其特征在于，所述控制模塊(5)包括電壓比較單元(501)、PI控制器(502)、模糊控制器(503)、電流比較單元(504)、QPR控制器(505)和信號發生器(506)，所述電壓比較單元(501)分別與PI控制器(502)、模糊控制器(503)連接，所述模糊控制器(503)連接至PI控制器(502)，所述PI控制器(502)通過電流比較單元(504)連接至QPR控制器(505)，所述QPR控制器(505)連接至信號發生器(506)，所述信號發生器(506)與逆變模塊(2)的控制端連接，所述電壓比較單元(501)用于將負載(4)電壓或濾波器(3)的電容電壓與預設的參考電壓進行比較，得到電壓誤差信號；

所述模糊控制器(503)根據電壓誤差信號，輸出相應的PI控制參數增量給PI控制器(502)；

所述PI控制器(502)根據電壓誤差信號和PI控制參數，輸出電流內環標準電流；

所述電流比較單元(504)用于將電流內環標準電流與濾波器(3)的電感電流進行比較，得到電流調節信號；

所述QPR控制器(505)用于無靜差跟蹤電流調節信號，得到電流控制信號；

所述信號發生器(506)用于對電流控制信號進行調制，以得到對應的開關控制信號。

5.根據權利要求4所述的一種基于模糊PI和QPR的電網模擬器控制系統，其特征在于，所述電壓比較單元(501)通過電壓采樣單元連接至濾波器(3)與負載(4)之間，所述電壓采樣單元用于采集負載(4)電壓或濾波器(3)的電容電壓。

6.根據權利要求4所述的一種基于模糊PI和QPR的電網模擬器控制系統，其特征在于，所述電流比較單元(504)通過電流采樣單元與濾波器(3)的電感連接，所述電流采樣單元用于采集濾波器(3)的電感電流。

7.根據權利要求1或4任一所述的一種基于模糊PI和QPR的電網模擬器控制系統，其特征在于，所述開關控制信號具體為SPWM控制信號。

8.根據權利要求4所述的一種基于模糊PI和QPR的電網模擬器控制系統，其特征在于，所述電壓比較單元(501)通過微分單元連接至模糊控制器(503)。

9.根據權利要求4所述的一種基于模糊PI和QPR的電網模擬器控制系統，其特征在于，所述PI控制參數增量包括比例控制參數增量和積分控制參數增量。

10.一種應用權利要求1所述電網模擬器控制系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、實時采集負載電壓或濾波器的電容電壓；

S2、控制模塊將實時采集的負載電壓或電容電壓與預設的參考電壓進行比較，得到電壓誤差信號；

S3、控制模塊對電壓誤差信號進行模糊PI控制，一方面自動更新PI控制參數，另一方面生成電流內環的標準電流；

S4、實時采集濾波器的電感電流，控制模塊將電流內環的標準電流與實時采集的電感電流進行比較，得到電流調節信號；

S5、控制模塊對電流調節信號依次進行無靜差跟蹤和波形調制，以得到對應的開關控制信號；

S6、逆變模塊根據開關控制信號，相應改變逆變模塊內部開關的工作狀態，以對直流電源模塊輸出的直流電進行逆變，輸出得到交流故障測試波形。