基于重复自适应的级联型电网模拟器逆变侧控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于重复自适应的级联型电网模拟器逆变侧控制方法，包括：采集输出电压与输出电流；将输出电压与给定信号作差得到误差电压；将误差电压输入重复控制器得到第一控制信号，将第一控制信号与给定信号相加得到自适应控制的参考电压；将自适应控制的参考电压、输出电压、输出电路输入自适应控制器进行自适应处理，得到第二控制信号；将输出电流输入前馈补偿器进行补偿，获得补偿后的控制信号；将补偿后的控制信号与第二控制信号相加获得第三控制信号；对第三控制信号进行SPWM调制获得控制级联型电网模拟器逆变侧输出电压的SPWM脉冲。本发明专利技术基于电压外环重复控制以实现无静差跟踪，提高了谐波跟踪能力。提高了谐波跟踪能力。提高了谐波跟踪能力。

【技术实现步骤摘要】
基于重复自适应的级联型电网模拟器逆变侧控制方法


[0001]本专利技术属于电力电子
，具体涉及一种基于重复自适应的级联型电网模拟器逆变侧控制方法。

技术介绍

[0002]随着分布式发电系统的大规模并网，电网对新能源并网设备提出了更高的性能要求。而电网模拟器作为模拟电网各种运行工况的核心设备，被用来测试新能源并网设备的并网适应性。为准确模拟电网特性，电网模拟器需具有良好的输出波形质量，这就要求电网模拟器能在各种运行条件仍具有较小的稳态误差以及较强的抗扰动能力。目前的主要控制方法有：
[0003]PI控制：实现简单，但系统稳定裕度低，无法实现无静差跟踪。
[0004]比例谐振控制：能在谐振点取得较高的增益，实现无静差跟踪，但一个比例谐振控制器只能针对一个频率，若参考信号有多个频率则需要设计多个比例谐振控制器，增加了设计工作量和系统复杂程度。
[0005]无差拍控制：动态响应快，然而对被控对象的数学模型精确度要求高，且无法抑制负载扰动。
[0006]滑模变结构控制：具有较强的鲁棒性，但系统的采样以及滑模面的确定都会制约控制性能，易引起高频抖动。
[0007]重复控制：可以实现无静差跟踪，但动态性能差，发生扰动后的第一个给定信号周期相当于开环控制。
[0008]状态反馈+重复控制：优化了单重复控制器的动态性能，但过于依赖被控对象参数的准确性。
[0009]PI+重复控制：优化了单重复控制器的动态性能，然而无法实现高次谐波跟踪。
[0010]上述控制方法均存在不足，无法兼顾鲁棒性、响应速度、抗干扰能力和谐波跟踪能力，难以保证输出波形的质量。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于重复自适应的级联型电网模拟器控制方法，以保证整个电网模拟器的输出电压波形具有高稳态精度、较强的动态性能以及抗负载扰动能力。
[0012]实现本专利技术目的的技术方案为，一种基于重复自适应的级联型电网模拟器逆变侧控制方法，具体步骤为：
[0013]采集级联型电网模拟器逆变侧的输出电压与输出电流；
[0014]将级联型电网模拟器逆变侧的输出电压与给定信号作差得到误差电压；
[0015]将误差电压输入重复控制器得到第一控制信号，将第一控制信号与给定信号相加得到自适应控制的参考电压；
[0016]将自适应控制的参考电压、级联型电网模拟器逆变侧的输出电压、输出电路输入自适应控制器进行自适应处理，得到第二控制信号；
[0017]将输出电流输入前馈补偿器进行补偿，获得补偿后的控制信号；
[0018]将补偿后的控制信号与第二控制信号相加获得第三控制信号；
[0019]对第三控制信号进行SPWM调制获得控制级联型电网模拟器逆变侧输出电压的SPWM脉冲。
[0020]优选地，分别通过电压采样电路和电流采样电路采集级联型电网模拟器的输出电压与输出电流。
[0021]优选地，重复控制器具体为：
[0022][0023]式中，S(z)为补偿器，N为一个参考信号周期的采样次数，Q(z)为零相移低通滤波器，z为Z变换时域。
[0024]优选地，补偿器具体为：
[0025]S(z)＝k
r
z
k
c(z)
[0026]z
k
为超前环节，k
r
为比例系数，c(z)为二阶低通滤波器；
[0027]且补偿器S(z)使|Q(z)
‑
H(z)S(z)|＜1，H(z)为级联型电网模拟器逆变侧的离散域闭环传递函数。
[0028]优选地，级联型电网模拟器逆变侧的离散域闭环传递函数具体为：
[0029][0030]式中，a1(z)由自适应控制器中a1(s)双线性变换法离散化得到，a2(z)由自适应控制器中a2(s)双线性变换法离散化得到，P(z)由被控对象P(s)＝1/(LCs2+rCs+1)零阶保持器变换法离散化得到。
[0031]优选地，自适应控制器采用的自适应控制律为：
[0032]u2＝a1(s)v
o
+a2(s)v
ref
+a3(s)i
o
[0033]其中，v
ref
为自适应控制的参考信号，v
o
为级联型电网模拟器逆变侧输出电压，i
o
为级联型电网模拟器逆变侧输出电流，a1(s)，a2(s)，a3(s)满足：
[0034][0035]式中，k，k1和ρ均为控制参数，为滤波电容C的估计值，为滤波电感L的估计值，为等效电阻r的估计值。
[0036]优选地，控制参数k，k1和ρ由极点配置法计算得到，满足：
[0037][0038]其中ζ
r
、ω
r
分别为希望的阻尼比和自然频率。
[0039]优选地，和满足
[0040][0041]式中，γ
c
、γ
L
和γ
r
为自定义的自适应增益，i
L
为电感电流，i
dL
为理想控制电流，i
c
为电容电流，e
v
为电压跟踪偏差，e
i
为电流偏差，C、L、r分别为自定义的C、L、r的下限，分别为自定义的C、L、r的上限，Proj(
·
)为投影算法。
[0042]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：本专利技术基于电压外环重复控制以实现无静差跟踪，提高谐波跟踪能力，电流内环自适应控制与前馈补偿控制以提高抗扰动性和动态响应能力，并能补偿系统的未知参数，本专利技术采用基于重复自适应的双环复合控制，可输出符合实验室要求的高质量交流电压波形。
附图说明
[0043]图1为本专利技术提供的实施例中级联型电网模拟器逆变侧的结构拓扑。
[0044]图2为本专利技术提供的实施例中级联型电网模拟器逆变侧的结构框图。
[0045]图3为本专利技术提供的实施例中级联型电网模拟器逆变侧的内环结构框图。
[0046]图4为重复控制结构框图。
[0047]图5为本专利技术提供的实施例中级联型电网模拟器逆变侧的设计方案。
[0048]图6为实施例中负载突变时系统输出电压误差和输出电流仿真波形。
[0049]图7为实施例中空载情况下输出电压仿真波形的FFT分析。
具体实施方式
[0050]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0051]作为一种实施例，一种基于重复自适应的级联型电网模拟器逆变侧控制方法，级联型电网模拟器逆变侧的拓扑结构如图1所示，包括两个直流电源、两个逆变电路、LC滤波器以及被测设备。
[0052]所述控制方法包括：
[0053]采集级联型电网模拟器逆变侧的输出电压与输出电流；
[0054]具体地，分别通过电压采样本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于重复自适应的级联型电网模拟器逆变侧控制方法，其特征在于，具体步骤为：采集级联型电网模拟器逆变侧的输出电压与输出电流；将级联型电网模拟器逆变侧的输出电压与给定信号作差得到误差电压；将误差电压输入重复控制器得到第一控制信号，将第一控制信号与给定信号相加得到自适应控制的参考电压；将自适应控制的参考电压、级联型电网模拟器逆变侧的输出电压、输出电路输入自适应控制器进行自适应处理，得到第二控制信号；将输出电流输入前馈补偿器进行补偿，获得补偿后的控制信号；将补偿后的控制信号与第二控制信号相加获得第三控制信号；对第三控制信号进行SPWM调制获得控制级联型电网模拟器逆变侧输出电压的SPWM脉冲。2.根据权利要求1所述的基于重复自适应的级联型电网模拟器逆变侧控制方法，其特征在于，分别通过电压采样电路和电流采样电路采集级联型电网模拟器的输出电压与输出电流。3.根据权利要求1所述的基于重复自适应的级联型电网模拟器逆变侧控制方法，其特征在于，重复控制器具体为：式中，S(z)为补偿器，N为一个参考信号周期的采样次数，Q(z)为零相移低通滤波器，z为Z变换时域。4.根据权利要求3所述的基于重复自适应的级联型电网模拟器逆变侧控制方法，其特征在于，补偿器具体为：S(z)＝k
r
z
k
c(z)z
k
为超前环节，k
r
为比例系数，c(z)为二阶低通滤波器；且补偿器S(z)使|Q(z)
‑
H(z)S(z)|＜1，H(z)为级联型电网模拟器逆变侧的离散域闭环传递函数。5.根据权利要求4所述的基于重复自适应的级联型电网模拟器逆变侧控制方法，其特征在于，级联型电网模拟器逆变侧的离散域闭环传递函数具体为：式中，a1(z)由自适应控制器中a1(s)双线性变换法离散化得到，a2(z)由自适应控制器中a2(s)双线性变换法离散化得到，P(z)由被控对象P(...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪诚，王琦，卜京，殷明慧，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：