基于主從控制器的新型諧振諧波消去方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力電子控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于主從控制器的新型諧振諧 波消去方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換和基于諧振控制技術(shù)是兩種主流的電流諧波消去方法，其中， 基于諧振控制技術(shù)的諧波消去方法，利用諧振控制器在中屯、頻率處可產(chǎn)生無窮大增益的特 性，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定次電流諧波的抑制，具有算法簡單、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。然而，現(xiàn)有方法卻存在 W下問題：
[0003] 1.諧振控制器數(shù)字離散化后，出現(xiàn)中屯、頻率偏移問題。且當(dāng)中屯、頻率越接近控制 頻率時(shí)，該偏移值越大，引起諧振控制失效，嚴(yán)重時(shí)甚至誘發(fā)系統(tǒng)不穩(wěn)定震蕩。
[0004] 2.諧振控制器可調(diào)參數(shù)較少，自由度較低，因此無法有效協(xié)調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定性與諧波 抑制效果之間的矛盾。
[0005] 3.將諧振控制器嵌入主控制環(huán)時(shí)，未能較好協(xié)調(diào)主控制器和諧波消去控制器之間 的關(guān)系。因此，在諧振控制器參數(shù)整定不當(dāng)時(shí)，會(huì)削弱主控制器的控制效果，引起系統(tǒng)不穩(wěn) 定現(xiàn)象。
[0006] 4.諧振控制器參數(shù)整定方式多依賴于經(jīng)典控制理論，對(duì)于理論基礎(chǔ)不強(qiáng)的現(xiàn)場工 程人員很難理解，不便于工業(yè)調(diào)試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本技術(shù)方案要解決的問題是提供一種提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的諧波消去方法。
[0008] 為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案：基于主從控制器的新型諧振諧波消去 方法，包括如下步驟：
[0009] S1、在連續(xù)傳遞函數(shù)域中，建立新型諧振控制器；新型諧振控制器傳遞函數(shù)表達(dá) 式為
(1)
[0011] 式中，S為連續(xù)傳遞函數(shù)的微分算子；CO。為新型諧振控制器的中屯、角頻率；kf、 和夢為新型新型諧振控制器的=個(gè)控制參數(shù)，其中，kf為增益、CO。為截止角頻率、(69為相位 補(bǔ)償角；
[0012] S2、將新型諧振控制器離散化：采用"線性預(yù)矯正變換"法，對(duì)新型諧振控制器，進(jìn) 行離散化處理，即： (2)
[0014] 式中，L為數(shù)字信號(hào)處理器值SP)的控制周期；Z為離散函數(shù)域算子。
[001引將式似代入式（1)對(duì)新型諧振控制器的傳遞函數(shù)進(jìn)行離散可得：
[0018] 式（3)即為新型諧振控制器的離散化數(shù)學(xué)表達(dá)式；
[0019] 根據(jù)新型諧振控制器在離散域的傳遞函數(shù)編寫新型諧振控制器DSP程序模塊；將 式（3)寫為程序模式，如式（4)所示
[0021] 式中，Yk, Uk分別表示新型諧振控制器DSP程序模塊本控制周期內(nèi)的輸出和輸入 值；yk 1，Uk 1分別表示新型諧振控制器DSP程序模塊前一個(gè)控制周期內(nèi)的輸出和輸入值； yk 2, Uk 2分別表示新型諧振控制器DSP程序模塊前兩個(gè)控制周期內(nèi)的輸出和輸入值；
[0022] S3、建立諧波消去模塊，并將其嵌入主控制系統(tǒng)：在經(jīng)典雙閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)中嵌 入新型諧振控制器DSP程序模塊，符合控制系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)要求；
[0023] 為了消除電網(wǎng)中的5、7、11、13次電流諧波，需要嵌入兩組新型諧振控制器DSP程 序模塊，分別用R6th和R12th表示，兩組新型諧振控制器中屯、角頻率分別設(shè)為：《u 6th = 6X 2 JT X 50rad，O〇12*二 12X 2 JT X SOrad ;
[0024] 建立諧波電流方程為
(5)
[0026] 式中
'分別表示在dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電 網(wǎng)電流、逆變器出口電流和電容電流的6次和12次諧波分量。
[0027] 若令式（5)中的
將i,,dq 與-ie,dq的偏差送入新型諧振控制器即可實(shí)現(xiàn)諧波消去功能。
[0028] 還包括如下步驟：
[0029] S4、確定主、從控制器，加入"主先從后"的限幅方法；"主先從后"的限幅方法的數(shù) 學(xué)表達(dá)式為：
[0030] Rmax=PImax-PIout 做
[0031] 式中，Rm。、和PIm。、分別表示PI主控制器和消諧從控制器的限幅值，PIuut表示PI主 控制器的實(shí)際輸出值。
[0032] 還包括如下步驟：
[0033] S5、對(duì)消諧從控制器進(jìn)行控制參數(shù)調(diào)節(jié)，具體步驟如下：
[0034] (1)設(shè)定初值：將W C設(shè)為0~1之間的一個(gè)值，4設(shè)為Orad, kf設(shè)為1 ;
[0035] 似緩慢增加kf并通過示波器觀察諧波抑制的控制效果，直到控制效果達(dá)標(biāo)或系 統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定震蕩為止；
[0036] (3)若系統(tǒng)穩(wěn)定且控制效果達(dá)標(biāo)，則參數(shù)整定結(jié)束；
[0037](4)若控制效果未達(dá)標(biāo)且系統(tǒng)震蕩，則緩慢增大(1)，直到震蕩消除；依次增大 4，直到控制效果達(dá)標(biāo)；
[0038] 若上述（1)-(4)步驟均失效，則增大CO。后，重復(fù)上述（1)-(4)步驟的過程。
[0039] 本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
[0040] (1)采用"線性預(yù)矯正變換"法，對(duì)新型諧振控制器，進(jìn)行離散化處理，可有效解決 數(shù)字離散過程引起的中屯、頻率偏移問題，防止諧振控制失效；加入截止角頻率《。及相位補(bǔ) 償角伊運(yùn)兩個(gè)自由度，有效協(xié)調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定性與諧波抑制效果之間的矛盾；
[0041] (2)采用"主先從后"的限幅方式，有效避免消諧從控制器對(duì)PI主控制的干擾；
[0042] (3)提出消諧控制器參數(shù)調(diào)節(jié)方法，有效增加工程應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0043] 構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí) 施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0044] 圖1是基于主從控制的新型諧振諧波消去方法的控制示意圖；
[0045] 圖2是新型諧振控制器參數(shù)調(diào)節(jié)流程圖；
[0046] 圖3a和3b是未使能消諧控制器時(shí)的電網(wǎng)電流控制效果圖；
[0047] 圖4a和4b是使能消諧控制器時(shí)的電網(wǎng)電流控制效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可W相 互組合。
[0049] 下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0050] 如圖1-2所示，基于主從控制器的新型諧振諧波消去方法，包括如下步驟：
[0051]SI、在連續(xù)傳遞函數(shù)域中，建立新型諧振控制器；新型諧振控制器傳遞函數(shù)表達(dá)式 為
(1)
[005引式中，S為連續(xù)傳遞函數(shù)的微分算子；W。為新型諧振控制器的中屯、角頻率；kf、 和#為新型諧振控制器的S個(gè)控制參數(shù)，其中，kf為增益、CO。為截止角頻率、f為相位補(bǔ) 償角；該傳遞函數(shù)與理想諧振控制器相比，增加了兩個(gè)控制自由度：W。和f運(yùn)兩個(gè)控制參 數(shù)。因此，通過調(diào)節(jié)kf、CO。和P的值，可有效解決理想諧振控制器存在的穩(wěn)定性與諧波抑 制效果之間的矛盾，使系統(tǒng)在穩(wěn)定前提下，達(dá)到最佳的諧波抑制效果。
[0054]S2、將新型諧振控制器離散化：傳統(tǒng)的離散化方法多采用"雙線性變換"，但"雙線 性變換"法，在諧振控制器中屯、頻率較高時(shí)，會(huì)引起中屯、頻率偏離期望值，且當(dāng)中屯、頻率越 接近控制頻率時(shí)，該偏移值越大，最終使諧振控制失效。本發(fā)明采用"線性預(yù)矯正變換"法， 對(duì)新型諧振控制器，進(jìn)行離散化處理，即：
(2);
[005引式中，Ts為數(shù)字信號(hào)處理器脫巧的控制周期；Z為離散函數(shù)域算子。
[0057]將式（2)代入式（1)對(duì)新型諧振控制器的傳遞函數(shù)進(jìn)行離散可得：
[0060] 式（3)即為新型諧振控制器的離散化數(shù)學(xué)表達(dá)式；
[0061] 根據(jù)新型諧振控制器在離散域的傳遞函數(shù)編寫新型諧振控制器DSP程序模塊；將 式（3)寫為程序模式，如式（4)所示
[0063] 式中，Yk，Uk分別表示新型諧振控制器DSP程序模塊本控制周期內(nèi)的輸出和輸入 值；yk 1，Uk 1分別表示新型諧振控制器DSP程序模塊前一個(gè)控制周期內(nèi)的輸出和輸入值； yk 2, Uk 2分別表示新型諧振控制器DSP程序模塊前兩個(gè)控制周期內(nèi)的輸出和輸入值；
[0064] S3、建立諧波消去模塊，并將其嵌入主控制系統(tǒng)：在經(jīng)典雙閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)中嵌