[發明專利]一種復數濾波器鎖相環的參數設計方法及系統

有效

• 申請號: 202110608497.5
• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113300704B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 侯川川;朱淼;胡皓;徐莉婷;蔡旭
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H03L7/093
• 分類號: H03L7/093;H03H7/01
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種復數濾波器鎖相環的參數設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：建立考慮復數濾波器的鎖相環小擾動特性整體模型；

步驟S2：針對復數濾波器鎖相環小擾動特性整體模型所包含的設計參數，設置約束條件，篩選有效參數；

步驟S3：將篩選的參數用于新能源并網系統中的復數濾波器鎖相環的設計，從而降低新能源并網過程中的擾動和振蕩，維持鎖相環的鎖相速度；

所述步驟S1包括以下子步驟：

步驟S1.1：將鎖相環的輸入電壓信號在αβ坐標和dq坐標下表示；

在αβ坐標下表示為

其中，u_α、u_β為αβ坐標軸的電壓分量，U₁為輸入電壓信號的幅值，θ₁為電網電壓相位；

在dq坐標下表示為

其

其中u_dq、u_αβ為dq坐標、αβ坐標下電壓的向量形式，ω_PLL為鎖相環輸出角頻率，j為復數的虛部符號，t為時間，u_d、u_q為dq坐標軸的電壓分量，e為旋轉因子符號；

步驟S1.2：根據鎖相環的控制框圖建立ω_PLL、u_q、θ_PLL的關系式為：

式中θ_PLL為鎖相環輸出相位，“∫”為時域下的積分符號，k_p、k_i為鎖相環的PI控制參數；

步驟S1.3：建立當電網受到電壓小擾動時，鎖相環控制回路中誤差量的表達式為；

式中ω₁為電網基波角頻率，Δu_dq為dq坐標下誤差電壓的向量形式，Δu_αβ為αβ坐標下誤差電壓的向量形式，Δω為角頻率誤差，U_αβ為αβ坐標下誤差電壓的穩態量；

步驟S1.4：根據鎖相環的控制框圖，建立鎖相環的小信號模型表示式T_C(s)，

步驟S1.5：根據復數濾波器鎖相環的控制框圖，建立復數濾波器的傳遞函數H_C(s)，

式中ω_c為復數濾波器的截止頻率，ω_shift為復數濾波器的中心頻率，在鎖相環中ω_shift＝ω₁；

步驟S1.6：根據復數濾波器的傳遞函數H_C(s)和鎖相環的小信號模型T_C(s)得到復數濾波器鎖相環的濾波特性F_CPLL(s)，

2.根據權利要求1所述的一種復數濾波器鎖相環的參數設計方法，其特征在于：所述步驟S2中，將復數濾波器鎖相環小擾動特性整體模型中ω_c、k_p、k_i作為設計參數，設計多個約束，篩選有效參數。

3.根據權利要求1所述的一種復數濾波器鎖相環的參數設計方法，其特征在于：多個所述約束包括：

約束一：在ω_c、k_p、k_i三個參數下逆變器能夠穩定運行且能夠確保鎖相環對多種諧波的抑制，此時傳遞函數F_CPLL(s)的最大幅值約等于1；

約束二：保證鎖相速度，鎖相環的帶寬可以根據實際需求設定，設定復數濾波器鎖相環的帶寬大于n Hz，其中n為設定的常數；

約束三：鎖相環控制系統的阻尼比不能偏離正常范圍，即阻尼比大于等于0.5且小于等于0.9。

4.根據權利要求3所述的一種復數濾波器鎖相環的參數設計方法，其特征在于：建立多個約束表達式為：

式中max為最大值符號，f_bd為帶寬。