一种基于分数阶重复控制的电压微分控制方法技术

本发明专利技术属于涉及电力电子控制领域，尤其涉及一种基于分数阶重复控制的电压微分控制方法。该方法包括：采集LC型三相桥式逆变器中各滤波电容上的电压；将采集的电压作为内外环的反馈信号分别进行处理；将处理后的滤波电容上电压与电压外环参考值进行比较；比较后得到的值经过外环PID控制器输出电流内环的参考值；将电流内环的参考值与电流内环的内环反馈量比较后经内环PID控制器后通过PARK反变换以及CLARKE反变换，通过PWM模块给LC型三相桥式逆变器输出六路触发信号。解决稳态性，动态性差的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分数阶重复控制的电压微分控制方法


[0001]本专利技术属于涉及电力电子控制领域，尤其涉及一种基于分数阶重复控制的电压微分控制方法。

技术介绍

[0002]随着煤，石油，天然气等传统能源的不断消耗，以及环境问题的不断加剧。世界各国都在努力寻求发展光伏，风能，潮汐能，生物质能等新能源。如何将新能源高效的转化为人们可利用的能量是现在人们正在努力探索的课题。
[0003]光伏发电系统主要由光伏电池，直流升压，逆变器，并网几个部分组成。其中逆变器作为光伏发电系统最为核心的部分，起着将光伏电池板产生的直流电逆变成供给负载或并网的交流电的作用。在并网逆变器中其输出与电网电压同相位，同频率。一款性能优良的逆变器能够达到对能量转化，功率控制的要求，同时也能够保证输出较好的电能质量。
[0004]当前对于逆变器的控制主要有PID控制，PR控制，滞环控制，重复控制，滑模控制以及复合控制。其中PID控制具有设计简单，技术成熟的优点，已被广泛应用，但是它存在不能跟踪交流信号的缺点；PR控制即比例谐振控制，克服了PID控制的缺点，能够实现对交流信号的无静差跟踪，但是其受频率波动影响较大；滞环控制拥有较快的动态响应，较好的鲁棒性和稳定性，但是其滤波器设计复杂；重复控制能够很好的抑制周期性谐波，但是由于自身存在延迟环节导致动态性能较差；滑模控制具有很好的快速性和抗干扰性但其稳态性能较差。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种基于分数阶重复控制的电压微分控制方法，解决稳态性，动态性差的问题。
[0006]本专利技术是这样实现的，
[0007]一种基于分数阶重复控制的电压微分控制方法，对LC型三相桥式逆变器进行控制，该方法包括：
[0008]采集LC型三相桥式逆变器中各滤波电容上的电压；
[0009]将采集的电压作为内外环的反馈信号分别进行处理；
[0010]将处理后的滤波电容上电压与电压外环参考值进行比较；
[0011]比较后得到的值经过外环PID控制器输出电流内环的参考值；
[0012]将电流内环的参考值与电流内环的内环反馈量比较后经内环PID控制器后通过PARK反变换以及CLARKE反变换，通过PWM模块给LC型三相桥式逆变器输出六路触发信号。
[0013]进一步地，所述内环PID控制器并联有重复控制器。
[0014]进一步地，所述电压外环通过CLARKE变换将各滤波电容上三相静止坐标系下的三相电压转化为两相静止坐标系下的电压U
alpha
,U
beta
，然后通过PARK 变换分别得到两相旋转坐标系下直轴电压反馈量U
d
和交轴电压反馈量U
q
。
[0015]进一步地，
[0016]电流内环通过将滤波电容上的电压在DSP中进行电压微分，得到三相电流，三相电流通过CLARKE变换后经过内环PARK变换为两相静止坐标系下的直轴电流反馈量I
d
和交轴电流反馈量I
q
。
[0017]进一步地，电压外环输出直轴电压反馈量U
d
和交轴电压反馈量U
q
与电压外环参考值进行比较经过PID输出作为内环电流参考量，分别与直轴电流反馈量I
d
和交轴电流反馈量I
q
经过比较。
[0018]进一步地，所述电压微分包括在采集到滤波电容电压后，把函数离散化，其电压微分形式表示为:
[0019]U
dif
＝(U
(k)
‑
U
(k
‑
1)
)/T
[0020]其中U
dif
为当前采样点的电压微分，U
(k)
为当前采样点的电压值，U
(k
‑
1)
为前一个采样点的电压值，T为采样时间
[0021]通过电压微分得到的电流为:
[0022]I＝C(U
(k)
‑
U
(k
‑
1)
)/T＝Cf(U
(k)
‑
U
(k
‑
1)
)
[0023]式中，U
(k)
为当前采样点的电压值，U
(k
‑
1)
为前一个采样点的电压值，C为电容器的值，T为采样时间，f为采样频率。
[0024]进一步地，所述重复控制器包含滤波器Q(z)，分数延迟环节z
‑
N
，增益K
r
，超前环节z
m
以及补偿器S(z)，所述分数延迟环节z
‑
N
为：
[0025][0026]其中int(N)表示N中的整数部分，N
d
表示N中的分数部分，为分数部分延迟环节；
[0027]分数部分延迟环节通过有限冲激响应滤波器实现：
[0028][0029][0030]其中D
l
为滤波器系数，M为滤波器的阶数，N
d
表示N中的分数部分。
[0031]进一步地，所述电流内环中的内环PARK变换设置一延时信号输入。
[0032]本专利技术与现有技术相比，有益效果在于：
[0033]本专利技术在传统双闭环的基础上引入重复控制，提出了电压微分的方法来替代内环电流，从而改善了重复控制的动态性能。另外针对电网频率出现偏差，使得重复控制的控制精度出现明显误差的情况，应用分数阶重复控制，采用拉格朗日插值法对重复控制中的分数延迟环节z
‑
N
改进，来解决延迟N为非整数时重复控制出现偏差的情况。
附图说明
[0034]图1为本专利技术基于分数阶重复控制的电压微分逆变器的桥式电路图；
[0035]图2为电压电流双环控制框图；
[0036]图3为本专利技术基于分数阶重复控制的电压微分逆变器的整体控制实现图；
[0037]图4为电压微分实现原理图；
[0038]图5为分数阶重复控制结构框图。
具体实施方式
[0039]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0040]本专利技术提供一种基于分数阶重复控制的电压微分控制方法，对LC型三相桥式逆变器进行控制，该方法包括：
[0041]采集LC型三相桥式逆变器中各滤波电容上的电压；
[0042]将采集的电压作为内外环的反馈信号分别进行处理；
[0043]将处理后的滤波电容上电压与电压外环参考值进行比较；
[0044]比较后得到的值经过外环PID控制器输出电流内环的参考值；
[0045]将电流内环的参考值与电流内环的内环反馈量比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分数阶重复控制的电压微分控制方法，对LC型三相桥式逆变器进行控制，其特征在于，该方法包括：采集LC型三相桥式逆变器中各滤波电容上的电压；将采集的电压作为内外环的反馈信号分别进行处理；将处理后的滤波电容上电压与电压外环参考值进行比较；比较后得到的值经过外环PID控制器输出电流内环的参考值；将电流内环的参考值与电流内环的内环反馈量比较后经内环PID控制器后通过PARK反变换以及CLARKE反变换，通过PWM模块给LC型三相桥式逆变器输出六路触发信号。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内环PID控制器并联有重复控制器。3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电压外环通过CLARKE变换将各滤波电容上三相静止坐标系下的三相电压转化为两相静止坐标系下的电压U
alpha
,U
beta
，然后通过PARK变换分别得到两相旋转坐标系下直轴电压反馈量U
d
和交轴电压反馈量U
q
。4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，电流内环通过将滤波电容上的电压在DSP中进行电压微分，得到三相电流，三相电流通过CLARKE变换后经过内环PARK变换为两相静止坐标系下的直轴电流反馈量I
d
和交轴电流反馈量I
q
。5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，电压外环输出直轴电压反馈量U
d
和交轴电压反馈量U
q
与电压外环参考值进行比较经过PID输出作为内环电流参考量，分别与直轴电流反馈量I
d
和交轴电流反馈量I
q
经过比较。6.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电压微分包括在采集到滤波电容电压后，把函数离散化，其电压微分...

【专利技术属性】
技术研发人员：王顺江，覃世民，王荣茂，陈晓东，王洪哲，句荣滨，崔嘉，刘广利，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司国家电网有限公司沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：