一种变流器参数自学习控制方法技术

本发明专利技术涉及电力电子技术领域，具体提供了一种变流器参数自学习控制方法，变流器包括依次连接的驱动电路和LC滤波器，LC滤波器包括第一电感和电容；第一电感的一端连接驱动电路的三相输出端，用于采集输出电流；电容连接在第一电感的另一端和变流器的一次侧的耦合端之间；其中，变流器控制方法包括：根据变流器的双环控制系统中设置的谐振控制器的谐振参数稳定域确定双环控制系统中的设置的电流控制器的第一参数整定值以及谐振控制器的第二参数整定值；以及采用双环控制系统对变流器进行双环控制。采用本发明专利技术可以解决现有方法难以实现高阶非线性控制系统的多个参数设计问题，特别是可以实现包含谐振控制器和时滞环节的高阶非线性系统参数寻优。非线性系统参数寻优。非线性系统参数寻优。

【技术实现步骤摘要】
一种变流器参数自学习控制方法


[0001]本专利技术涉及一种变流器参数自学习控制方法，属于电力电子
，主要应用于电力电子变流器运行场景。

技术介绍

[0002]变流器作为直流侧电池系统与交流侧电网的接口，实现电池与电网/负载双向功率调节以及其他的辅助功能，是整个系统的核心与关键组成部分，其控制性能直接决定了整个储能系统的性能优劣。通常变流器采用双环进行控制，内环为电流环，外环为电压环。如果双环控制参数设置不当，可能会导致系统不稳定、振荡或失控等问题，从而对变流器运行造成严重影响。因此进行控制器参数整定是确保系统正常运行的关键步骤，通过优化控制器参数，可以实现更快的响应时间、更稳定的控制和更好的性能。
[0003]控制参数设计分为时域法和频域法。时域法是在时间域中设计参数，包括典型系统整定法、劳斯判据和根轨迹法。频域法主要有奈奎斯特图法和伯德图法，奈奎斯特图用于稳定性判断，伯德图可以求解相位裕度和幅值裕度。中国专利技术专利CN 113962181 A于2022年1月21日公布的《构网型电压源换流器双环控制参数优化设计方法》，给出一种内环比例参数和外环谐振参数的设计方法，利用波特图和极点图进行参数选取。
[0004]然而上述方法主要存在以下缺点：1）针对包含高阶、时滞环节的控制系统，采用近似等价或者线性处理的方式进行系统模型简化，很大程度降低了参数整定的准确性；2）考虑多个控制参数设计时，只能通过参数假定+循环迭代的方式来得到有限解集，无法实现参数最优化设计。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种变流器参数自学习控制方法，应用于双环控制的变流器；所述变流器包括依次连接的驱动电路和LC滤波器，所述LC滤波器包括第一电感和电容；所述第一电感的一端连接所述驱动电路的三相输出端，用于采集所述输出电流；所述电容连接在所述第一电感的另一端和所述变流器的一次侧的耦合端之间；其中，所述变流器控制方法包括：根据所述变流器的双环控制系统中设置的谐振控制器的谐振参数稳定域确定所述双环控制系统中的设置的电流控制器的第一参数整定值以及所述谐振控制器的第二参数整定值；以及采用所述双环控制系统对所述变流器进行双环控制。
[0006]优选的，根据下述步骤确定所述第一参数整定值和所述第二参数整定值：步骤1：建立关联于所述变流器的电流内环控制过程的第一模型；步骤2：建立关联于所述变流器的双环控制过程的第二模型；步骤3：根据所述第一模型和所述第二模型确定所述第一参数整定值和所述第二参数整定值。
[0007]优选的，所述步骤1中，根据以下公式建立得到所述第一模型：
[0008]其中，表示为所述电流控制器的闭环传递函数；为所述第一电感的电感值，为所述一次侧与二次侧耦合的耦合电感的电感值，为所述电容的电容值，为拉普拉斯算子；为脉冲调制增益，为所述第一模型的采样周期；为所述电流控制器的内环比例项系数，为所述电流控制器的积分项系数。
[0009]优选的，其特征在于，所述步骤2中，根据以下公式建立得到所述第二模型：
[0010]其中，表示为所述谐振控制器的传递函数，为所述谐振控制器的谐振比例项系数，为所述谐振控制器的谐振项系数，为所述谐振控制器的截止频率，为所述谐振控制器的谐振频率。
[0011]优选的，所述步骤3中，所述第一参数整定值和所述第二参数整定值的确定过程如下：步骤31：根据所述第一模型确定关联于所述电流内环控制过程的第一参数稳定域的中心点，并将所述中心点确定为起始点；步骤32：根据所述起始点以及所述第二模型，确定关联于所述双环控制过程的第二参数稳定域；步骤33：以固定步长调整所述起始点，并返回所述步骤32，以分别确定多个所述第二参数稳定域，并进而根据所述第二参数稳定域的稳定域面积确定所述第一参数整定值和所述第二参数整定值。
[0012]优选的，所述步骤31中，所述起始点的获取过程如下：步骤311：建立以所述电流控制器的内环比例项系数为横轴，以所述电流控制器的积分项系数为纵轴的关联于所述电流内环控制过程的第一坐标系；步骤312：根据所述第一模型，于所述第一坐标系内绘制所述内环比例项系数和所述积分项系数构成的第一变化曲线；所述第一变化曲线与所述第一坐标系围成的封闭面积为所述第一参数稳定域；步骤313：选取所述第一参数稳定域的所述中心点确定为所述起始点。
[0013]优选的，所述步骤S32中，所述第二参数稳定域的建立过程如下：步骤321：建立以所述谐振控制器的谐振比例项系数为横轴，所述谐振控制器的谐振项系数为纵轴的关联于所述双环控制过程的第二坐标系；步骤322：根据所述第二模型，基于所述起始点处理得到对应的所述谐振比例项系数和所述谐振项系数；步骤S323：绘制所述谐振比例项系数和所述谐振项系数构成的第二变化曲线；所述第二变化曲线与所述第二坐标系围成的封闭面积为所述第二参数稳定域；步骤324：计算得到所述第二参数稳定域的面积。
[0014]优选的，建立以所述电流控制器的内环比例项系数为横轴，以所述电流控制器的积分项系数为纵轴的关联于所述电流内环控制过程的第一坐标系，所述起始点位于所述第
一坐标系中；所述步骤33中，根据所述第二参数稳定域的稳定域面积确定所述第一参数整定值和所述第二参数整定值的过程如下：步骤331：于所述第一稳定域内，保持所述起始点的所述积分项系数不变，以固定步长调节所述起始点的所述内环比例项系数，并分别计算对应的所述第二参数稳定域的面积；步骤S332，当所述第二参数稳定域的面积最大时，将对应的所述内环比例项系数确定为最大内环比例项系数；步骤333：于所述第一稳定域内，将所述起始点的横轴坐标值固定为所述最大内环比例项系数，以固定步长调节所述起始点的所述积分项系数，并分别计算对应的所述第二参数稳定域的面积；步骤 S334：当所述第二参数稳定域的面积最大时，将对应的所述积分项系数确定为最大积分项系数，以及将面积最大的所述第二参数稳定域确定为最终参数稳定域；步骤335：获取所述最终参数稳定域的中心点，将所述中心点对应的所述谐振比例项系数确定为最大谐振比例项系数，以及将所述中心点对应的所述谐振项系数确定为最大谐振项系数；所述第一参数整定值包括所述最大内环比例项系数和所述最大积分项系数；所述第二参数整定值包括所述最大谐振比例项系数和所述最大谐振项系数。
[0015]优选的，所述双环控制系统采用如权利要求1
‑
8中任意一项所述的一种变流器参数自学习控制方法对所述变流器进行双环控制。
[0016]优选的，所述变流器依据如权利要求1
‑
8中任意一项所述的一种变流器参数自学习控制方法进行双环控制。
[0017]上述技术方案具有如下优点或有益效果：解决现有方法难以实现高阶非线性控制系统的多个参数设计问题，提出一种基于精准模型的变流器多参数设计方法，可以适用于电力电子变流器运行场合，特别是可以实现包含谐振控制器和时滞环节的高阶非线性系统参数寻优，从而提高变流器的控制性能。
附图说明
[0018本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变流器参数自学习控制方法，应用于双环控制的变流器；所述变流器包括依次连接的驱动电路和LC滤波器，所述LC滤波器包括第一电感和电容；所述第一电感的一端连接所述驱动电路的三相输出端，用于采集输出电流；所述电容连接在所述第一电感的另一端和所述变流器的一次侧的耦合端之间；其特征在于，所述变流器控制方法包括：根据所述变流器的双环控制系统中设置的谐振控制器的谐振参数稳定域确定所述双环控制系统中的设置的电流控制器的第一参数整定值以及所述谐振控制器的第二参数整定值；以及采用所述双环控制系统对所述变流器进行双环控制。2.根据权利要求1所述的一种变流器参数自学习控制方法，其特征在于，根据下述步骤确定所述第一参数整定值和所述第二参数整定值：步骤1：建立关联于所述变流器的电流内环控制过程的第一模型；步骤2：建立关联于所述变流器的双环控制过程的第二模型；步骤3：根据所述第一模型和所述第二模型确定所述第一参数整定值和所述第二参数整定值。3.根据权利要求2所述的一种变流器参数自学习控制方法，其特征在于，所述步骤1中，根据以下公式建立得到所述第一模型：；其中，表示为所述电流控制器的闭环传递函数；为所述第一电感的电感值，为所述一次侧与二次侧耦合的耦合电感的电感值，为所述电容的电容值，为拉普拉斯算子；为脉冲调制增益，为所述第一模型的采样周期；为所述电流控制器的内环比例项系数，为所述电流控制器的积分项系数。4.根据权利要求3所述的一种变流器参数自学习控制方法，其特征在于，所述步骤2中，根据以下公式建立得到所述第二模型：；其中，表示为所述谐振控制器的传递函数，为所述谐振控制器的谐振比例项系数，为所述谐振控制器的谐振项系数，为所述谐振控制器的截止频率，为所述谐振控制器的谐振频率。5.根据权利要求2所述的一种变流器参数自学习控制方法，其特征在于，所述步骤3中，所述第一参数整定值和所述第二参数整定值的确定过程如下：步骤31：根据所述第一模型确定关联于所述电流内环控制过程的第一参数稳定域的中心点，并将所述中心点确定为起始点；步骤32：根据所述起始点以及所述第二模型，确定关联于所述双环控制过程的第二参数稳定域；步骤33：以固定步长调整所述起始点，并返回所述步骤32，以分别确定多个所述
第二参数稳定域，并进而根据所述第二参数稳定域的稳定域面积确定所述第一参数整定值和所述第二参数整定值。6.根据权利要求5所述的一种变流器参数自学习控制方法，其特征在于，所述步骤31中，所述起始点的获取过程如下：步骤311：建立以所述电流控制器的内环比例项系数为横轴，以所述电流控制器的积分项系数为纵轴的关联于所述电流内环控制过程的第一坐标系；步骤312：根据所述第一模型，于...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡金杭，苗亚，曹亢，雍定涛，田毓，
申请(专利权)人：澄瑞电力科技上海股份公司，
类型：发明
国别省市：