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；
[0065] 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：《u6th= 6X2JTX50rad，《〇12*二 12X2JTXSOrad;
[0066] 建立諧波電流方程為
觸
[0068] 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。
[0069] 若令式巧）中的
將is,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。
[0070] 如圖1所示，圖中PI部分為經(jīng)典雙閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)中的電流內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)，由圖中 可見，新型控制策略無需改變?cè)械碾p閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，只需在電流內(nèi)環(huán)中嵌入消諧控制器， 符合控制系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)要求。
[0071] 消諧控制器由兩組新型諧振控制器組成，分別用Reth和Rmh表示。由于電網(wǎng)5次、 11次諧波為負(fù)序，7次、13次諧波為正序，旋轉(zhuǎn)至d-q軸下為±6及± 12次諧波，因此在同步 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中只需使用兩組諧振控制器，其中屯、角頻率分別設(shè)為：W <r= 6 X 2 X 50rad， w〇i2th 二 12X2 JT X50rad。
[0072] 由于控制目標(biāo)是抑制近電網(wǎng)處的電流諧波，即消除電網(wǎng)電流ig中的5、7、11、13次 諧波，因此可令逆變器出口處的電流L產(chǎn)生一定諧波，用W抵消電容電流i。處的諧波。
[0073] 還包括如下步驟：
[0074] 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：
[0075] Rmax=PImax_PI〇ut做
[0076] 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，PI表示PI 主控制器的實(shí)際輸出值。在圖1中，含PI的雙閉環(huán)控制為"主控制器"，消諧控制器為"從 控制器"。在實(shí)際系統(tǒng)中，為了防止積分溢出，需在PI控制器和消諧控制器的輸出側(cè)進(jìn)行限 幅處理。本方案采用"主先從后"的限幅方法，有效避免了從控制器對(duì)主控制的干擾。由式 (6)可W看出，在"主先從后"的限幅方法下，當(dāng)PI主控制器已達(dá)到最大輸出時(shí)，即PIm。、=PLut，消諧從控制器輸出為0,只有PI主控制器未達(dá)到最大輸出，從控制器才產(chǎn)生輸出。
[0077] 由式（1)可見，新型諧振控制器具有立個(gè)控制參數(shù)：增益kr、截止角頻率CO。及相 位補(bǔ)償角f。運(yùn)些控制參數(shù)與系統(tǒng)性能間存在如下關(guān)系：增大kf可增加控制器帶寬、增大 諧振控制效果，但會(huì)引起系統(tǒng)不穩(wěn)定現(xiàn)象；增大《。和（/H勻可改善系統(tǒng)穩(wěn)定性能，其中，增 大f不會(huì)影響控制效果，而增大《。會(huì)降低諧振控制效果。綜合上述分析，在實(shí)際應(yīng)用中， 可采用W下S5步驟進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)，如圖2所示。
[0078] 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：
[007引 （1)設(shè)定初值：將W。設(shè)為0~1之間的一個(gè)值設(shè)為Orad, kf設(shè)為1 ;
[0080] 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；
[0081] (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；
[0082] (4)若控制效果未達(dá)標(biāo)且系統(tǒng)震蕩，則緩慢增大f，直到震蕩消除；依次增大kf和 ^直到控制效果達(dá)標(biāo)；
[0083] 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。
[0084] 可W看出，本方案中的參數(shù)調(diào)節(jié)方法未設(shè)及復(fù)雜的理論和公式推導(dǎo)，易于工業(yè)實(shí) 現(xiàn)。
[0085] 對(duì)本方案進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證結(jié)果如圖3a、3b和圖4a、4b所示。由圖3可W看出，在未 使能消諧控制器時(shí)，電網(wǎng)電流正弦度較差，從諧波分析可W看出，電流中含有大量5、7、11、 13次諧波；由圖4a、4b可W看出，當(dāng)消諧控制器使能后，電網(wǎng)電流正弦度大幅改善，從諧波 分析可W看出，電流中的5、7、11、13次諧波幾乎減小為零。證明了本方案的有效性與可行 性。
[0086] W上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例， 不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng) 仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于主從控制器的新型諧振諧波消去方法，其特征在于：包括如下步驟： 51、 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)式為式中，s為連續(xù)傳遞函數(shù)的微分算子；ω。為新型諧振控制器的中心角頻率；I、ω。和f為新型諧振控制器的三個(gè)控制參數(shù)，其中，I為增益、ω。為截止角頻率、f為相位補(bǔ)償角； 52、 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：式中，Ts為數(shù)字信號(hào)處理器（DSP)的控制周期；z為離散函數(shù)域算子。 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：式（3)即為新型諧振控制器的離散化數(shù)學(xué)表達(dá)式； 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；yki，uki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；yk2， Uk2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； 53、 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； 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心角頻率分別設(shè)為：C^6th = 6X2JTX50rad，ω012th= 12X2JTX50rad; 建立諧波電流方程為分別表示在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。偏差送入新型諧振控制器2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于主從控制器的新型諧振諧波消去方法，其特征在于：還 包括如下步驟： 54、 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： R = PT -PT Mn) ?^max 丄丄 max 丄丄out W/ 式中，1?_和PI_分別表示PI主控制器和消諧從控制器的限幅值，PI_表示PI主控 制器的實(shí)際輸出值。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于主從控制器的新型諧振諧波消去方法，其特征在于：還 包括如下步驟： 55、 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： ⑴設(shè)定初值：將ωC設(shè)為〇~1之間的一個(gè)值，Φ設(shè)為Orad，kr設(shè)為1 ; (2) 緩慢增加I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； (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； (4) 若控制效果未達(dá)標(biāo)且系統(tǒng)震蕩，則緩慢增大Φ，直到震蕩消除；依次增大I和Φ， 直到控制效果達(dá)標(biāo)； 若上述（1)-(4)步驟均失效，則增大ω。后，重復(fù)上述（1)-(4)步驟的過程。
【專利摘要】本發(fā)明提供基于主從控制器的新型諧振諧波消去方法，包括如下步驟：S1、在連續(xù)傳遞函數(shù)域中，建立新型諧振控制器；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；S3、建立諧波消去模塊，并將其嵌入主控制系統(tǒng)；S4、確定主、從控制器，加入“主先從后”的限幅方法。采用上述技術(shù)方案，有效解決了數(shù)字離散過程引起的中心頻率偏移問題；有效協(xié)調(diào)了系統(tǒng)穩(wěn)定性與諧波抑制效果之間的矛盾；有效避免了消諧從控制器對(duì)PI主控制的干擾；有效增加了工程應(yīng)用價(jià)值。
【IPC分類】H02J3/01
【公開號(hào)】CN105391070
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510780792
【發(fā)明人】趙家欣, 問虎龍, 趙耀, 周玲玲
【申請(qǐng)人】天津瑞能電氣有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年11月13日