一种内环控制器参数确定方法、系统、设备及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种内环控制器参数确定方法、系统、设备及存储介质，属于电力电子化电力系统技术领域。本发明专利技术方法，包括：获取电网的电流环的开环传递函数；通过所述开环传递函数，确定比例谐振控制器参数，所述比例谐振控制器参数为比例增益与谐振增益的比；根据所述开环传递函数确定根轨迹，并根据所述根轨迹确定比例增益；根据所述比例增益和所述比例谐振控制器参数，确定所述谐振增益。本发明专利技术针对电网支撑型变流器使用的LCL型滤波器，可快速的确定支撑型变流器内环控制器参数。支撑型变流器内环控制器参数。支撑型变流器内环控制器参数。

An inner loop controller parameter determination method, system, equipment and storage medium

【技术实现步骤摘要】
一种内环控制器参数确定方法、系统、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及电力电子化电力系统
，并且更具体地，涉及一种内环控制器参数确定方法、系统、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]风电、光伏等新能源大量接入电力系统，电动汽车、储能等分布式资源的渗透率越来越高，深刻影响着构建“以新能源为主体的新型电力系统”。电网支撑型变流器(Grid
‑
supporting power converters，GSC)是核心，扮演着至关重要的角色。电网支撑型变流器是连接分布式电源系统(Distributed generation source，DGS)与电网(Grid)的关键接口设备，可以脱离电网独立运行给负载供电，即“孤岛”运行。也可以连接电网运行，即“并网”运行。当电网功率缺额时，可以提供快速的功率支撑。尤其当大规模新能源并网后电网等效惯量降低时，可以提供惯量和阻尼来抑制频率的波动。
[0003]根据上述简要的概述，电网支撑型变流器是多功能的，其性能取决于电网支撑型变流器控制器的性能。电网支撑型变流器控制器通常由外环和内环构成，内环通常为电流环，负责电流指令的无静差跟踪；外环通常为电压环或者功率环，主要负责能量的管理以及生成内环的电流指令。良好的内环电流控制器具有优越的指令跟踪性能、系统稳定性、较高的电能要求以及抑制电网扰动能力。
[0004]通常在逆变器(Inverter)和电网之间安装L型滤波器或者LCL型滤波器，来抑制开关管PWM调制带来的高次谐波，LCL型滤波器导纳在高频段呈现
‑
60dB/dec衰减，因此相较于L型滤波器具有更佳的高频谐波抑制能力。内环电流控制器参数设计因滤波器的不同而差异较大，通常对于L型滤波器，使用简单的公式即可得到控制器的参数。但是对于LCL型滤波器，这个简单性将不再适用。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提出了一种内环控制器参数确定方法，包括：
[0006]获取电网的电流环的开环传递函数；
[0007]通过所述开环传递函数，确定比例谐振控制器参数，所述比例谐振控制器参数为比例增益与谐振增益的比；
[0008]根据所述开环传递函数确定根轨迹，并根据所述根轨迹确定比例增益；
[0009]根据所述比例增益和所述比例谐振控制器参数，确定所述谐振增益；
[0010]其中，所述比例增益和所述谐振增益为支撑型变流器的内环控制器参数。
[0011]可选的，获取电网的电流环的开环传递函数，包括：
[0012]针对电网中使用滤波器的支撑型变流器，确定电网中电流控制系统的系统控制图；
[0013]根据所述系统控制图，确定系统连续域的电流环的开环传递函数。
[0014]可选的，根据所述系统控制图，确定系统连续域的电流环的开环传递函数，包括：
[0015]根据所述系统控制图，确定电流控制器函数、延时函数、延时函数的输出到并网电流的传递函数；
[0016]根据所述电流控制器函数、所述延时函数和所述延时函数的输出到并网电流的传递函数，确定所述开环传递函数。
[0017]可选的，开环传递函数为：
[0018][0019]其中，T(s)为开环传递函数，G
ci
(s)为电流控制器函数，G
d
(s)为延时函数，为延时函数G
d
(s)的输出到并网电流的传递函数。
[0020]可选的，通过所述开环传递函数，确定比例谐振控制器参数，包括：
[0021]根据所述开环传递函数确定相角裕度；
[0022]根据所述相角裕度确定所述比例谐振控制器参数。
[0023]可选的，根据所述开环传递函数确定相角裕度，包括：
[0024]根据开环传递函数的相角、电流控制器函数的相角、延时函数的相角和延时函数的输出到并网电流的传递函数的相角，确定所述相角裕度。
[0025]可选的，相角裕度的公式如下：
[0026][0027]其中，jω
cr
＝变量s，s为拉普拉斯变换中的复参数，T(jω
cr
)为T(s)中s＝jω
cr
的开环传递函数，G
ci
(jω
cr
)为G
ci
(s)中s＝jω
cr
的电流控制器函数，G
d
(jω
cr
)为G
d
(s)中s＝jω
cr
的延时函数，为中s＝jω
cr
时，延时函数G
d
(jω
cr
)的输出到并网电流的传递函数，为虚数单位，ω
cr
为截止频率，T
s
为采样频率，φ
m
为相角裕度，L1为变流器的逆变器侧滤波电感的电感值；L2为变流器的网侧滤波电感的电感值；C
f
为变流器滤波电容的电容值；∠T(jω
cr
)为T(jω
cr
)的相角，T(s)为系统传递函数，定义为零初始条件下，系统输出量的Laplace变换与输入量的Laplace变换之比，T(s)是复参数，s的有理分式函数。
[0028]可选的，确定比例谐振控制器参数的公式为：
[0029][0030]其中，G
ci
(jω
cr
)为G
ci
(s)中s＝jω
cr
的电流控制器函数，为虚数单位，ω0为电网基波角频率，ω
c
取为πrad/s，ω
cr
为截止频率，K
i
/K
p
为比例谐振控制器参数，K
p
为比例
增益，K
i
为谐振增益，∠G
ci
(jω
cr
)为G
ci
(jω
cr
)的相角。
[0031]可选的，根据所述开环传递函数确定根轨迹，包括：
[0032]将所述开环传递函数离散化得到离散系统的脉冲传递函数为T(z)；
[0033]根据T(z)确定电流控制系统的闭环极点，并根据闭环极点确定根轨迹。
[0034]可选的，根据所述根轨迹确定比例增益，包括：
[0035]根据根轨迹与比例增益的比确定比例增益。
[0036]本专利技术还提出了一种内环控制器参数确定系统，包括：
[0037]获取函数单元，获取电网的电流环的开环传递函数；
[0038]第一计算单元，通过所述开环传递函数，确定比例谐振控制器参数，所述比例谐振控制器参数为比例增益与谐振增益的比；
[0039]比例增益确定单元，根据所述开环传递函数确定根轨迹，并根据所述根轨迹确定比例增益；
[0040]谐振增益确定单元，根据所述比例增益和所述比例谐振控制器参数，确定所述谐振本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内环控制器参数确定方法，所述方法包括：获取电网的电流环的开环传递函数；通过所述开环传递函数，确定比例谐振控制器参数，所述比例谐振控制器参数为比例增益与谐振增益的比；根据所述开环传递函数确定根轨迹，并根据所述根轨迹确定比例增益；根据所述比例增益和所述比例谐振控制器参数，确定所述谐振增益；其中，所述比例增益和所述谐振增益为支撑型变流器的内环控制器参数。2.根据权利要求1所述的方法，所述获取电网的电流环的开环传递函数，包括：针对电网中使用滤波器的支撑型变流器，确定电网中电流控制系统的系统控制图；根据所述系统控制图，确定系统连续域的电流环的开环传递函数。3.根据权利要求2所述的方法，所述根据所述系统控制图，确定系统连续域的电流环的开环传递函数，包括：根据所述系统控制图，确定电流控制器函数、延时函数、延时函数的输出到并网电流的传递函数；根据所述电流控制器函数、所述延时函数和所述延时函数的输出到并网电流的传递函数，确定所述开环传递函数。4.根据权利要求1
‑
3任意一项所述的方法，所述开环传递函数为：其中，T(s)为开环传递函数，G
ci
(s)为电流控制器函数，G
d
(s)为延时函数，为延时函数G
d
(s)的输出到并网电流的传递函数。5.根据权利要求4所述的方法，所述通过所述开环传递函数，确定比例谐振控制器参数，包括：根据所述开环传递函数确定相角裕度；根据所述相角裕度确定所述比例谐振控制器参数。6.根据权利要求5所述的方法，所述根据所述开环传递函数确定相角裕度，包括：根据开环传递函数的相角、电流控制器函数的相角、延时函数的相角和延时函数的输出到并网电流的传递函数的相角，确定所述相角裕度。7.根据权利要求6所述的方法，确定相角裕度的公式如下：其中，jω
cr
＝变量s，s为拉普拉斯变换中的复参数，T(jω
cr
)为T(s)中s＝jω
cr
的开环传递函数，G
ci
(jω
cr
)为G
ci
(s)中s＝jω
cr
的电流控制器函数，G
d
(jω
cr
)为G
d
(s)中s＝jω
cr
的延时函数，为中s＝jω
cr
时，延时函数G
d
(jω
cr
)的输出到并网电流的传递
函数，为虚数单位，ω
cr
为截止频率，T
s
为采样频率，φ
m
为相角裕度，L1为变流器的逆变器侧滤波电感的电感值；L2为变流器的网侧滤波电感的电感值；C
f
为变流器滤波电容的电容值；∠T(jω
cr
)为T(jω
cr
)的相角，T(s)为系统传递函数，定义为零初始条件下，系统输出量的Laplace变换与输入量的Laplace变换之比，T(s)是复参数，s的有理分式函数。8.根据权利要求6所述的方法，所述确定比例谐振控制器参数的公式为：其中，G
ci
(jω
cr
)为G
ci
(s)中s＝jω
cr
的电流控制器函数，为虚数单位，ω0为电网基波角频率，ω
c
取为πrad/s，ω
cr
为截止频率，K
i
/K
p
为比例谐振控制器参数，K
p
为比例增益，K
i
为谐振增益，∠G
ci
(jω
cr
)为G
ci
(jω
cr
)的相角。9.根据权利要求2所述的方法，所述根据所述开环传递函数确定根轨迹，包括：将所述开环传递函数离散化得到离散系统的脉冲传递函数为T(z)；根据T(z)确定电流控制系统的闭环极点，并根据闭环极点确定根轨迹。10.根据权利要求1所述的方法，所述根据所述根轨迹确定比例增益，包括：根据根轨迹与比例增益的比确定比例增益。11.一种内环控制器参数确定系统，所述系统包括：获取函数单元，获取电网的电流环的开环传递函数；第一计算单元，通过所述开环传递函数，确定比例谐振控制器参数，所述比例谐振控制器参数为比例增益与谐振增益的比；比例增益确定单元，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鹭鹭，李文鹤，孙丽敬，刘晓娟，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网安徽省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：