宽频谐波谐振协调阻尼鲁棒电流控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种宽频谐波谐振协调阻尼鲁棒电流控制方法及装置，其中该方法包括：包括：S100，采集三相阻尼电流以及三相并网电流，根据所述并网电流的谐波分量得到阻尼电流参考，进而获得所述阻尼电流的跟踪误差信号；S200，根据所述跟踪误差信号，得出滑模面函数的实时值，基于自适应律模型动态更新切换增益观测值，并基于有摄动参数控制律模型得出输出控制信号；S300，将所述输出控制信号，通过三相脉宽调制模块进行调制，输出六路驱动脉冲，驱动有源阻尼逆变部件的IGBT的栅极。本发明专利技术保证了控制系统的渐进稳定性，而且降低控制输入信号的抖振，提高了控制系统的鲁棒性，从而使协调阻尼器得以高效治理宽频谐波谐振。

【技术实现步骤摘要】
宽频谐波谐振协调阻尼鲁棒电流控制方法及装置
本专利技术涉及智能配电系统，特别涉及一种宽频谐波谐振协调阻尼鲁棒电流控制方法及装置。
技术介绍
可再生能源发电系统(比如：大型微电网、风电场、光伏电站)存在大量的电力电子接口设备。一方面，它们与配电网之间存在宽频阻抗耦合，易产生低谐波阻抗通道，进而引起潜在的宽频谐波谐振因素；另一方面，这些电力电子接口设备发射的宽频、高次谐波电流在远距离中高压输电线上传播时，受输电线分布参数影响，同样可能引起特征次谐波电流超标。现有技术通常通过在低压、中压并网侧安装协调阻尼器，来实现可再生能源发电系统与配电网的宽频阻抗隔离，且有效阻尼了潜在的宽频谐波谐振。但是协调阻尼器对宽频谐波谐振有效治理的“前提”是：1)必须准确提取并网电流谐波分量；2)有源阻尼逆变输出相电压必须稳定地、准确地、快速地跟踪并网谐波电流。因此，如何保证协调阻尼器对宽频谐波谐振有效治理的前提成为一个问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种宽频谐波谐振协调阻尼鲁棒电流的控制方法，能够提高协调阻尼逆变控制系统跟踪并网谐波电流的能力，进而实现协调阻尼器高效治理宽频谐波谐振。本专利技术还提出一种具有上述宽频谐波谐振协调阻尼鲁棒电流控制方法的宽频谐波谐振协调阻尼鲁棒电流控制装置。根据本专利技术的第一方面实施例的宽频谐波谐振协调阻尼鲁棒电流控制方法，包括：S100，采集三相阻尼电流以及三相并网电流，根据所述并网电流的谐波分量得到阻尼电流参考，进而获得所述阻尼电流的跟踪误差信号；S200，根据所述跟踪误差信号，得出滑模面函数的实时值，基于自适应律模型动态更新切换增益观测值，并基于有摄动参数控制律模型得出输出控制信号；S300，根据所述输出控制信号，通过三相脉宽调制模块进行调制，输出六路驱动脉冲，驱动有源阻尼逆变部件的IGBT的栅极。根据本专利技术实施例的宽频谐波谐振协调阻尼鲁棒电流控制方法，至少具有如下有益效果：通过采集阻尼电流及并网电流，构建模型得出控制信号，保证了系统的渐进稳定性，而且降低控制输入信号的抖振，提高了控制系统的鲁棒性，从而使协调阻尼器得以高效治理宽频谐波谐振。根据本专利技术的一些实施例，所述步骤S100包括：S110，通过霍尔电流传感器采集三相阻尼电流以及三相并网电流；S120，提取所述并网电流的谐波分量igh，根据有源阻尼比例系数KA得出所述阻尼电流参考id_ref；S130，根据所述阻尼电流及所述阻尼电流参考id_ref，得出所述跟踪误差信号e,所述跟踪误差信号e的计算方法为：e＝id–id_ref，其中id与id_ref分别表示同一相的所述阻尼电流及所述阻尼电流参考。根据本专利技术的一些实施例，所述阻尼电流参考id_ref的获得方法包括：id_ref＝-KAigh，其中KA表示有源阻尼比例系数，igh表示与所述阻尼电流同相的所述并网电流的谐波分量。根据本专利技术的一些实施例，所述滑模面函数包括：其中，s表示所述滑模面函数，e表示所述跟踪误差信号，kp为比例系数，ki为积分系数，t表示时间。根据本专利技术的一些实施例，基于所述自适应律模型得出所述切换增益观测值的方法包括：根据所述自适应律模型得出所述切换增益观测值的导数，所述自适应律模型为：其中，表示切换增益观测值的导数，s表示所述滑模面函数；γ表示自适应系数，且为正常数；对所述切换增益观测值的导数积分得到所述切换增益观测值根据本专利技术的一些实施例，所述有摄动参数控制律模型包括：其中，u为输出控制信号，和分别表示h1和h2的估计值，且有kp表示比例系数，id表示所述阻尼电流，表示所述阻尼电流参考id_ref的导数，Lf表示有源阻尼逆变滤波电感，Rf表示Lf的等效电阻，Kct表示耦合变压器的变比系数，sgn()表示符号函数，ki表示积分系数，s表示所述滑模面函数，表示所述切换增益观测值，e表示所述跟踪误差信号。根据本专利技术的一些实施例，和分别取有源阻尼逆变滤波电感Lf及Rf的标称值，其中Rf表示Lf的等效电阻。根据本专利技术的第一方面实施例的宽频谐波谐振协调阻尼鲁棒电流控制装置，包括：误差信号跟踪模块，用于采集三相阻尼电流以及三相并网电流，根据所述并网电流的谐波分量得到阻尼电流参考，进而获得所述阻尼电流的跟踪误差信号；控制信号处理模块，用于根据所述跟踪误差信号，得出滑模面函数的实时值，基于自适应律模型动态更新切换增益观测值，并基于有摄动参数控制律模型得出输出控制信号；三相脉宽调制模块，用于调制所述输出控制信号，输出六路驱动脉冲，驱动有源阻尼逆变部件的IGBT的栅极。根据本专利技术实施例的宽频谐波谐振协调阻尼鲁棒电流控制装置，至少具有如下有益效果：通过采集阻尼电流及并网电流，构建模型得出控制信号，保证了系统的渐进稳定性，而且降低控制输入信号的抖振，提高了控制系统的鲁棒性，从而使协调阻尼器得以高效治理宽频谐波谐振。根据本专利技术的一些实施例，所述控制信号处理模块包括三个单相控制子模块，分别用于获取三相的所述输出控制信号，包括：滑模面模块，用于根据所述跟踪误差信号，得出滑模面函数的实时值；切换增益自适应模块，用于根据所述滑模面函数的实时值，基于所述自适应律模型动态更新所述切换增益观测值；跟踪切换模块，用于根据所述阻尼电流、所述阻尼电流参考、所述跟踪误差信号、所述滑模面函数的实时值及所述切换增益观测值，基于所述有摄动参数控制律模型得出所述输出控制信号。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本专利技术实施例的方法的步骤流程的示意图；图2为协调阻尼器主电路拓扑；图3为协调阻尼器单相主电路拓扑；图4为协调阻尼器单相主电路简化拓扑；图5为协调阻尼器在谐波频率域的单相等效电路；图6为无源阻尼器的幅频响应曲线；图7为协调阻尼器的宽频谐波谐振阻尼机理的工频特性；图8为协调阻尼器的宽频谐波谐振阻尼机理的谐波特性；图9为本专利技术实施例的方法中含主电路的协调阻尼鲁棒电流控制示意图；图10为图9对应的协调阻尼鲁棒三相电流控制方法示意图；图11为本专利技术实施例的方法中谐波频率突变时A相谐波电流源is,a的仿真波形；图12为图11对应的A相并网电流ig,a的仿真波形；图13为本专利技术实施例的方法中被控系统的误差及误差积分在谐波频率突变前的运动状态轨迹；图14为本专利技术实施例的方法中被控系统的误差及误差积分在谐波频率突变后的运动状态轨迹；图15为本专利技术实施例的方法中谐波幅值突增时A相谐波电流源is,a的仿真波形；图16为图15对应的A相并网电流ig,a的仿真波形；图17为本专利技术实施例的装置的模块示意框图。附图标记：误差信号跟踪模块100本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽频谐波谐振协调阻尼鲁棒电流控制方法，其特征在于，包括：/nS100，采集三相阻尼电流以及三相并网电流，根据所述并网电流的谐波分量得到阻尼电流参考，进而获得所述阻尼电流的跟踪误差信号；/nS200，根据所述跟踪误差信号，得出滑模面函数的实时值，基于自适应律模型动态更新切换增益观测值，并基于有摄动参数控制律模型得出输出控制信号；/nS300，根据所述输出控制信号，通过三相脉宽调制模块进行调制，输出六路驱动脉冲，驱动有源阻尼逆变部件的IGBT的栅极。/n

【技术特征摘要】
1.一种宽频谐波谐振协调阻尼鲁棒电流控制方法，其特征在于，包括：
S100，采集三相阻尼电流以及三相并网电流，根据所述并网电流的谐波分量得到阻尼电流参考，进而获得所述阻尼电流的跟踪误差信号；
S200，根据所述跟踪误差信号，得出滑模面函数的实时值，基于自适应律模型动态更新切换增益观测值，并基于有摄动参数控制律模型得出输出控制信号；
S300，根据所述输出控制信号，通过三相脉宽调制模块进行调制，输出六路驱动脉冲，驱动有源阻尼逆变部件的IGBT的栅极。


2.根据权利要求1所述的宽频谐波谐振协调阻尼鲁棒电流控制方法，其特征在于，所述步骤S100包括：
S110，通过霍尔电流传感器采集三相阻尼电流以及三相并网电流；
S120，提取所述并网电流的谐波分量igh，根据有源阻尼比例系数KA得出所述阻尼电流参考id_ref；
S130，根据所述阻尼电流及所述阻尼电流参考id_ref，得出所述跟踪误差信号e,所述跟踪误差信号e的计算方法为：e＝id–id_ref，其中id与id_ref分别表示同一相的所述阻尼电流及所述阻尼电流参考。


3.根据权利要求1所述的宽频谐波谐振协调阻尼鲁棒电流控制方法，其特征在于，所述阻尼电流参考id_ref的获得方法包括：id_ref＝-KAigh，其中KA表示有源阻尼比例系数，igh表示与所述阻尼电流同相的所述并网电流的谐波分量。


4.根据权利要求1所述的宽频谐波谐振协调阻尼鲁棒电流控制方法，其特征在于，所述滑模面函数包括：



其中，s表示所述滑模面函数，e表示所述跟踪误差信号，kp为比例系数，ki为积分系数，t表示时间。


5.根据权利要求4所述的宽频谐波谐振协调阻尼鲁棒电流控制方法，其特征在于，基于所述自适应律模型得出所述切换增益观测值的方法包括：
根据所述自适应律模型得出所述切换增益观测值的导数，所述自适应律模型为：其中，表示切换增益观测值的导数，s表示所述滑模面函数；γ表示自适应系数，且为正常数...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈智勇，龙宏涛，胡毕华，肖军，邓文浪，谭平安，盘宏斌，易灵芝，陈才学，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43