[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

本發明涉及一種基于模糊PI和QPR的電網模擬器控制系統及其方法，該系統包括依次連接的直流電源模塊、逆變模塊、濾波器和負載，逆變模塊的控制端連接至控制模塊的輸出端，控制模塊的輸入端分別與濾波器、負載相連接，控制模塊基于電壓外環模糊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；逆變模塊根據開關控制信號，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。與現有技術相比，本發明能夠根據系統的變化自主進行PI控制參數優化，使系統始終運行于最佳的狀態，從而達到所要求波形的輸出，具有抗干擾能力強、響應速度快、穩定性好的優點。

技術領域

本發明涉及電網模擬器控制技術領域，尤其是涉及一種基于模糊PI和QPR的電網模擬器控制系統及其方法。

背景技術

在電網的實際運行過程中，電網會出現各種故障或異常狀態。隨著電力網絡逐步擴大，電網在運行中產生故障在所難免，且具有隨機性和不可控性，而隨著新能源發電技術的發展，新能源發電并網的規模也在持續擴大，為保證電網的正常穩定運行，現有研究提出一種能夠模擬電網故障環境、檢測各種電氣設備并網適應性的電網模擬器，在電網模擬器的實際應用中，則必須對電網模擬器進行相關控制，目前的控制策略主要有：

單閉環控制，該控制方式對輸出端接非線性負載的擾動的抑制效果不佳，單閉環無法降低非線性被測設備的影響；

雙閉環控制，能夠有效提升單閉環系統的抗負載擾動性能，缺點是需要高帶寬來抑制擾動，同時對控制的速度要求高；

多變量狀態反饋控制，能夠大大提升系統的動態效果，但建模時很難將負載動態特性考慮在內，可能在負載改變時存在不穩定現象，由于系統控制動態的計算量大，導致控制較為復雜；

重復控制，該控制模式下的逆變模塊輸出波形穩定，但對于負載的響應不夠，對非周期性擾動無法抑制；

無差拍控制，動態響應快、波形畸變率小，在開關頻率不高時仍能輸出較高質量的波形，但對于整體系統建立的模型的精準度的要求很高，若建立的模型與實際存在較大的誤差，則會引起輸出振蕩；

滑模變結構控制，滑模變結構具有較強的魯棒性，但系統的采樣以及滑模面的確定都會制約控制性能，同時也容易引起高頻抖動。

上述控制方式不能同時提供較好的抗干擾能力以及響應速度，難以保證輸出波形的質量。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于模糊PI和QPR的電網模擬器控制系統及其方法，以提高整個電網模擬器的抗干擾能力、動態響應速度及穩態性能。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：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、逆變模塊、濾波器和負載，所述逆變模塊的控制端連接至控制模塊的輸出端，所述控制模塊的輸入端分別與濾波器、負載相連接，所述控制模塊基于電壓外環模糊PI進行電壓控制、基于電流內環QPR(quasi proportionalresonant，準比例諧振)進行電流控制，以調制輸出開關控制信號給逆變模塊；

所述逆變模塊根據開關控制信號，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。

進一步地，所述直流電源模塊包括與電網輸出端連接的整流單元，所述整流單元用于將電網輸出端輸出的三相交流電整流成直流電。

進一步地，所述濾波器具體為LC濾波器。