本发明专利技术为一种基于无差拍控制的低压电器试验固态负载电流控制方法，包括以下步骤：第一步、采集参数；第二步、采用二阶广义积分器对电网电压进行锁相；第三步、对电流发生单元采用无差拍控制；第四步、按照电感误差补偿式对电感误差进行在线补偿；第五步、利用补偿参数h调节电流发生单元的交流侧电流相位，对功率因素偏差进行补偿。该方法对电感误差进行在线补偿，以解决无差拍控制中的电感参数不匹配问题，解决了传统无差拍控制时由于控制延迟导致的控制效果差、精度低等问题；通过补偿参数调节电流发生单元交流侧电流的相位，进而保证试验时功率因数的准确性。验时功率因数的准确性。验时功率因数的准确性。
【技术实现步骤摘要】
基于无差拍控制的低压电器试验固态负载电流控制方法
[0001]本专利技术涉及低压电器试验固态负载电流控制
，具体为一种基于无差拍控制的低压电器试验固态负载电流控制方法。
技术介绍
[0002]在对电能越来越依赖的现代社会，低压电器的产品性能及质量直接影响到供电系统的可靠性，因此低压电器试验已经成为低压电器产品在电力系统中使用及运行的前期保障。低压电器试验固态负载作为能馈型模拟负载装置，能够对电流及功率因数进行更为准确的调节。
[0003]目前，普遍采用经典PI电流控制方法对固态负载的电流进行控制，该方法的跟踪精度较低，特别在模拟非线性负荷时，数字PI控制器带宽有限，难以同时满足精度和稳定性要求。随着数字信号处理器(digital signal processor，DSP)的发展，无差拍电流控制具有易于实现和快速动态响应的特点，但该方法对于PWM变换器与负载模型有严格的要求和严重的依赖性。使用无差拍控制很容易出现控制模型与实际对象不符的问题，导致电路参数失配和控制延迟问题，同时会增加输入电流谐波，降低交流侧功率因数的准确性，甚至随着控制动作的不断加强致使控制系统不稳定。
[0004]为改善无差拍控制中控制延迟与参数失配的问题，有专家学者对电流进行预测控制，如邓志贤等(Zhixian Deng,Wensheng Song.Inductance sensitivity analysis of model predictive direct current control strategies for single
‑
phase PWM converters[C].inProc.IEEE 2nd International Future Energy Electronics Conference(IFEEC)，2015，pp.1
‑
6.)通过预测第k+2个采样电流可以减轻控制延迟的影响，同时分析了电感参数的实际值和计算值之间的不匹配对系统无功功率的影响，但并未提出解决参数不匹配的方案。
[0005]综上，本申请提出一种基于无差拍控制的低压电器试验固态负载电流控制方法，通过对电感误差和功率因素进行补偿，以解决参数不匹配问题。
技术实现思路
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种基于无差拍控制的低压电器试验固态负载电流控制方法。
[0007]本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案：
[0008]一种基于无差拍控制的低压电器试验固态负载电流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009]第一步、采集参数；
[0010]第二步、采用二阶广义积分器对电网电压进行锁相；
[0011]第三步、对电流发生单元采用无差拍控制；
[0012]第四步、按照电感误差补偿式(25)对电感误差进行在线补偿；
[0013]L(k)＝(1+σ)L(k
‑
1)
ꢀꢀꢀ
(25)
[0014]式(25)中，σ为电流发生单元的交流侧电流的q、d轴分量的相对偏移量，L(k)为第k时刻电流发生单元交流侧的电感值，L(k
‑
1)为第k
‑
1时刻电流发生单元交流侧的电感值；σ通过式(24)计算得到；
[0015][0016]式(24)中，i
sd
(k)、i
sq
(k)分别为第k时刻电流发生单元的交流侧电流的d轴分量和q轴分量，T
s
为采样周期，ω为网侧电压的基波角频率；λ满足式(17)：
[0017][0018]其中，PF为功率因数；
[0019]第五步、利用补偿参数h调节电流发生单元的交流侧电流相位，对功率因素偏差进行补偿；
[0020]令γ为试验允许的功率因素偏差，将其代入式(17)则有令γ为试验允许的功率因素偏差，将其代入式(17)则有当|i
sq
|＞λ1|i
sd
|，利用步长h1进行调节，此时h＝h0+h1；当λ|i
sd
|＜|i
sq
|＜λ1|i
sd
|，利用步长h2进行调节，此时h＝h0+h2；当|i
sq
|＝λ|i
sd
|，不改变步长，此时h＝h0；当λ2|i
sd
|＜|i
sq
|＜λ|i
sd
|，利用步长h3进行调节，此时h＝h0+h3；当|i
sq
|＜λ2|i
sd
|，利用步长h4进行调节，此时h＝h0+h4；h1、h2均小于1，h3、h4均大于1；h0为补偿参数h的初始值；
[0021]最后利用式(29)所示的电流发生单元的调制变量D(k)对电流发生单元的交流侧电流相位进行调节；
[0022][0023]其中，u
s
(k+1)为第k+1时刻的电网电压，L(k)为第k时刻电流发生单元交流侧的电感值，i
s
(k)为第k时刻的电流发生单元的交流侧电流，u
dc
为直流母线电压，i
sref
(k)为第k时刻的试验给定电流；
[0024]通过上述步骤完成整个预测控制过程。
[0025]在第三步中利用二阶广义积分器中得到的电网电压的一组正交分量u
sα
、u
sβ
，按照式(4)对电网电压进行预测；
[0026]us(k+1)＝u
sα
cosωT
s
‑
u
sβ
sinωT
s
ꢀꢀꢀ
(4)
[0027]其中，u
s
(k+1)为第k+1时刻的电网电压。
[0028]补偿参数的初始值为1。
[0029]一种使用上述方法的低压电器试验固态负载系统，其特征在于，该系统包括测控柜和交流固态负载柜；测控柜包括工控机、数据采集卡、控制电路、试品电压采集模块和回路电流采集模块；交流固态负载柜包括电流发生单元和能量回馈单元。
[0030]所述低压电器试验固态负载系统的控制过程为：
[0031]第一步、工控机与与交流固态负载柜通讯，通过交流固态负载柜采集参数，包括电网电压、电流发生单元的交流侧电流、直流母线电压和试品触点电压；
[0032]第二步、工控机控制试品闭合，交流固态负载柜采用二阶广义积分器对电网电压进行锁相；
[0033]第三步、在试品闭合状态下，对电流发生单元采用无差拍控制；
[0034]第四步、按照电感误差补偿式对电感误差进行在线补偿；
[0035]第五步、利用补偿参数调节电流发生单元的交流侧电流相位，对功率因素偏差进行补偿；电流发生单元未损耗的能量通过能量回馈单元反馈到电网，当工控机判断试品电压超过允许的总失效次数或者允许的连续失效次数时，关断试品并停本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于无差拍控制的低压电器试验固态负载电流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、采集参数；第二步、采用二阶广义积分器对电网电压进行锁相；第三步、对电流发生单元采用无差拍控制；第四步、按照电感误差补偿式(25)对电感误差进行在线补偿；L(k)＝(1+σ)L(k
‑
1)
ꢀꢀꢀꢀ
(25)式(25)中，σ为电流发生单元的交流侧电流的q、d轴分量的相对偏移量，L(k)为第k时刻电流发生单元交流侧的电感值，L(k
‑
1)为第k
‑
1时刻电流发生单元交流侧的电感值；σ通过式(24)计算得到；式(24)中，i
sd
(k)、i
sq
(k)分别为第k时刻电流发生单元的交流侧电流的d轴分量和q轴分量，T
s
为采样周期，ω为网侧电压的基波角频率；λ满足式(17)：其中，PF为功率因数；第五步、利用补偿参数h调节电流发生单元的交流侧电流相位，对功率因素偏差进行补偿；令γ为试验允许的功率因素偏差，将其代入式(17)则有令γ为试验允许的功率因素偏差，将其代入式(17)则有当|i
sq
|＞λ1|i
sd
|，利用步长h1进行调节，此时h＝h0+h1；当λ|i
sd
|＜|i
sq
|＜λ1|i
sd
|，利用步长h2进行调节，此时h＝h0+h2；当|i
sq
|＝λ|i
sd
|，不改变步长，此时h＝h0；当λ2|i
sd
|＜|i
sq
|＜λ|i
sd
|，利用步长h3进行调节，此时h＝h0+h3；当|i
sq
|＜λ2|i
sd
|，利用步长h4进行调节，此时h＝h0+h4；h1、h2均小于1，h3、h4均大于1；h0为补偿参数h的初始值；最后利用式(29)所示的电流发生单元的调制变量D(k)对电流发生单元的交流侧电流...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜太行，李鑫，孙曙光，李嘉伟，王秋富，梁倩伟，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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