分布式功率平衡调节装置频率自适应控制方法制造方法及图纸

一种分布式功率平衡调节装置频率自适应控制方法，属于电力控制与应用技术领域。本发明专利技术的目的是设计了预测无差拍控制器、重复控制其及频率自适应控制器，从而实现控制频率自适应的分布式功率平衡调节装置频率自适应控制方法。本发明专利技术步骤是：设计分布式功率平衡调节装置的预测无差拍控制器；设计分布式功率平衡调节装置的预测无差拍重复控制器；设计分布式功率平衡调节装置的频率自适应控制器。本发明专利技术科学合理，适用性强，可靠性高，效果佳，实现了控制的频率自适应。

【技术实现步骤摘要】
分布式功率平衡调节装置频率自适应控制方法
本专利技术属于电力控制与应用

技术介绍
低压配电网是国民经济和社会发展的重要公共基础设施，也是电网最薄弱环节。据2018年统计，近3年低压配电网三相不平衡度平均为24％，线路损耗近6.2％，电压合格率90.6％，造成低压配电网供电损耗增大，严重影响供电质量和配电网的经济运行。随着配电网升级扩大，末端电压降低和三相不平衡等问题更加突出。因此迫切需要开展低压配电网三相不平衡治理节能技术的研究与应用。低压配电网点多面广、结构复杂、负荷性质多样、波动大，为开展低压配电网电气节能的研究带来了挑战。重复控制是一种用于系统重复轨迹的高精度控制方法，目前已被广泛应用于分布式功率平衡调节装置的控制系统中。重复控制的原理为：加到被控对象的输入信号除偏差信号外，还叠加了一个“过去的控制偏差”，该偏差是上一个周期该时刻的控制偏差。把上一次运行时的偏差反映到现在，和“现在的偏差”一起加到被控对象进行控制，这种控制方式，偏差重复被使用。经过几个周期的重复控制之后可以大大提高系统的跟踪精度，改善系统品质。重复控制方法不仅适用于跟踪周期性输入信号，也可以抑制周期性干扰。但是重复控制对周期干扰的周期精度依赖较高，重复控制周期发生改变会对控制性能带来极大的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计了预测无差拍控制器、重复控制其及频率自适应控制器，从而实现控制频率自适应的分布式功率平衡调节装置频率自适应控制方法。本专利技术步骤是：步骤1、设计分布式功率平衡调节装置的预测无差拍控制器：udc1、udc2为直流侧电容电压，idc1和idc2为直流侧电容电流，iabc为流入逆变器abc相电流，ilabc为流入负载abc相电流，isabc为流出网侧abc相电流，uabc为电网abc相电压，iin为流入PWM逆变器中性点电流，i1n为流入负载中性点电流，isn为流出网侧中性点电流；正常工作时有udc1+udc2＝udc/2；逆变器电压与逆变器电流的关系为：将式(1)进行离散化可以得到：其第k个控制周期时预测无差拍控制数学模型为：得到的分布式功率平衡调节装置预测无差拍控制器；步骤2、设计分布式功率平衡调节装置的预测无差拍重复控制器：N为基波周期与控制周期之比，Q(z)为内模传函，krc为重复控制比例系数，B(z)为补偿传函，整个系统的闭环z域误差传函为：这里G0(z)为：满足最小增益定理时有：||Q(z)[1-krcB(z)G(z)]||＜1，即：其中Q(z)采用零相移低通滤波器：Q(z)＝0.2z+0.6+0.2z-1(7)当kL＝1时，将公式(6)和公式(7)带入公式(4)中；步骤3、设计分布式功率平衡调节装置的频率自适应控制器：通过在锁相环中加入角频率闭环反馈环节来实时调整整个系统的控制周期，为移动平均平均值滤波后的实际角频率，ω为电网频率为50Hz时数字信号处理器控制周期，加入0.4秒时间窗口宽度的移动平均值滤波降低响应速度与稳定来保证系统的稳定性。本专利技术科学合理，适用性强，可靠性高，效果佳，实现了控制的频率自适应。附图说明图1是分布式功率平衡调节装置简化结构图；图2是分布式功率平衡调节装置预测无差拍控制器框图；图3是分布式功率平衡调节装置预测无差拍重复控制器框图；图4是闭环误差传函的bode图；图5是分布式功率平衡调节装置的频率自适应控制器框图。具体实施方式本专利技术提供的技术方案包括以下步骤：步骤1：设计分布式功率平衡调节装置的预测无差拍控制器步骤2：设计分布式功率平衡调节装置的预测无差拍重复控制器；步骤3：设计分布式功率平衡调节装置的频率自适应控制器。步骤1中，分布式功率平衡调节装置简化结构如图1所示。根据图1结构设计无差拍控制器。图1中，其中，udc1、udc2为直流侧电容电压，idc1和idc2为直流侧电容电流，iabc为流入逆变器abc相电流，ilabc为流入负载abc相电流，isabc为流出网侧abc相电流，uabc为电网abc相电压，iin为流入PWM逆变器中性点电流，i1n为流入负载中性点电流，isn为流出网侧中性点电流。采用LCL滤波方式时，在LCL谐振频率以上时其衰减为-60db每十倍频，相对于单L滤波衰减-20db每十倍频效果要好，可以进一步缩小滤波器体积。不考虑直流侧上、下桥臂电容电压不平衡问题，认为正常工作时有udc1+udc2＝udc/2。逆变器电压与逆变器电流的关系为：将式(1)进行离散化可以得到：分布式功率平衡调节装置的基本工作原理：将电流互感器采集的负载电流通过指令电流提取环节，指令电流提取环节得到应补偿的基波正序无功电流和负序、零序电流期望值，然后控制分布式功率平衡调节装置各桥臂开关器件输出相应电压，使装置注入系统的电流为检测正序无功电流和负序、零序电流期望值的相反数，从而保证网侧电流只有基波正弦有功电流。在实际分布式功率平衡调节装置中，控制周期一般大于等于PWM开关周期，PWM开关周期的减小可以有效减少滤波器的体积，但PWM周期的减小会使得开关损耗增大，控制周期的减小可以减小控制延时，提高控制精度，采用控制周期与PWM开关周期相等进行设计。其中1拍等于一个控制周期，实际无差拍控制系统采样完成后需要一个控制周期进行计算，故会产生1拍的延迟，为准确描述PWM调制特点，将PWM等效为零阶保持器，相当于0.5拍延迟，这可以预测无差拍控制进行补偿。其第k个控制周期时预测无差拍控制数学模型为：得到的分布式功率平衡调节装置预测无差拍控制器框图如图2所示。但是，预测无差拍控制器存在两方面的缺陷：一方面，仅采用优化的预测无差拍控制其控制精度仍不够理想，但仅使用预测无差拍控制器算法产生的误差为周期误差；另一方面，实际电感量变化主要为输出电流变化导致，而输出电流具有周期性，故由电感变化产生的误差也为周期误差。而重复控制能够很好地消除稳态周期误差。因此，采用预测无差拍和重复控制结合的算法来进一步提高精度，其结构图见图3。图3中，N为基波周期与控制周期之比，Q(z)为内模传函，krc为重复控制比例系数，B(z)为补偿传函。整个系统的闭环z域误差传函为：这里G0(z)为：满足最小增益定理时有：||Q(z)[1-krcB(z)G(z)]||＜1，即：其中Q(z)采用零相移低通滤波器：Q(z)＝0.2z+0.6+0.2z-1(7)当kL＝1时，将公式(6)和公式(7)带入公式(4)中，可得公式(4)的bode图见图4。由图4可知，以50Hz基频为倍数的位置均实现了误差的较大衰减，故重复控制有效提高了整个系统的控制精度。步骤3中，实际电网中一般基波频率从48.8Hz-50.2Hz本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式功率平衡调节装置频率自适应控制方法，其特征在于：其步骤是：/n步骤1、设计分布式功率平衡调节装置的预测无差拍控制器：/nu

【技术特征摘要】
1.一种分布式功率平衡调节装置频率自适应控制方法，其特征在于：其步骤是：
步骤1、设计分布式功率平衡调节装置的预测无差拍控制器：
udc1、udc2为直流侧电容电压，idc1和idc2为直流侧电容电流，iabc为流入逆变器abc相电流，ilabc为流入负载abc相电流，isabc为流出网侧abc相电流，uabc为电网abc相电压，iin为流入PWM逆变器中性点电流，i1n为流入负载中性点电流，isn为流出网侧中性点电流；正常工作时有udc1+udc2＝udc/2；逆变器电压与逆变器电流的关系为：



将式(1)进行离散化可以得到：



其第k个控制周期时预测无差拍控制数学模型为：



得到的分布式功率平衡调节装置预测无差拍控制器；
步骤2、设计分布式功率平衡调节装置的预测无差拍重...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海清，辛东光，王尉，姚志强，谭启福，王振浩，卢伟华，张猛，
申请(专利权)人：国网黑龙江省电力有限公司佳木斯供电公司，东北电力大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23