【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于三相逆变电源，更具体地，涉及一种抑制三相逆变电源输出电压谐波的方法及系统。
技术介绍
1、在通常的非线性负载投入使用时，逆变电源的输出电压将发生一定程度的波形畸变，造成电力系统内谐波含量超标，这些谐波的存在将会对电机、变压器、电容器等各种电气设备造成不同程度的负面影响。其中，电机与变压器容易受到谐波影响而出现发热、振动加剧，运行效率下降等问题，当谐波含量较高时，甚至引起电机震荡进而导致机械损坏；电容器受到谐波的电、热、机械效应影响，其内部电介质容易出现局部放电、机械损伤等问题，危害较大；继电保护装置受到谐波影响容易发生误动作，导致电力系统误停机，难以正常运行；传感器等精密仪器容易受到谐波干扰而失准；通信与控制系统也容易因高频谐波产生干扰甚至丢失信息，造成系统故障。
2、现有技术中一般抑制三相电压谐波的方法有：改进的pwm技术、滤波器技术、多电平逆变器技术。其中，改进的pwm技术，主要通过优化pwm（脉宽调制）策略，使用随机或周期pwm扩频技术，以及改进的空间矢量脉冲宽度调制（svpwm）技术，来降低高调制比区域的电流总谐波畸变率（thd）或转矩波动。将某些特定频率的pwm谐波转移到其他频率附近，使得pwm的谐波分布特性发生改变，以此抑制pwm谐波。滤波器技术，在逆变器输出端添加滤波器可以进一步降低谐波含量。正弦波滤波器主要用于滤除pwm谐波并使基波分量能够无阻碍地通过，这样逆变器输出的电压能够接近正弦波。正弦波滤波器可以减少电机定子铁耗，抑制高频pwm噪声，避免长线传输导致的电机输入端过电压。另外，还可
3、但是，改进的pwm技术中，采用更复杂的pwm策略可能会增加开关频率，会增加开关损耗，降低逆变器效率；使用复杂元件，会增加系统的复杂性和成本，可能引入新的谐波。滤波器技术中，滤波器是额外的硬件组件，需要额外的投资和空间，对电流的压降造成效率降低，设计不当可能引起谐振，导致不稳定性和性能下降。多电平逆变器技术中，需要更多的开关管和更复杂的控制电路，增加了系统的复杂性和成本；随着电平数的增加，控制策略变得更加复杂，需要更高级别的控制算法和处理器。因此需要一种专利技术能够更好地提高三相逆变电源输出电能质量和带非线性负载的能力。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种抑制三相逆变电源输出电压谐波的方法及系统，通过综合pr控制器、最优控制器以及扩张状态观测器的应用，在特定频率处提供高增益，使得对特定次数的谐波进行精确跟踪和抑制；通过优化算法寻找最佳控制参数，使得系统性能达到最优；在考虑了系统的不确定性和干扰的基础上，能够提供对系统参数变化和外部干扰的鲁棒性，由此形成优势互补，提高了三相逆变电源带非线性负载的能力。
2、按照本专利技术的第一方面，提供一种抑制三相逆变电源输出电压谐波的方法，包括以下步骤：
3、s100，构建三相逆变器模型与电路拓扑，基于所述模型，利用clark变换，获得三相逆变器在两相静止坐标系下的数学模型；
4、s200，基于所述数学模型，采用比例谐振控制（pr控制）与状态反馈控制相结合的复合控制方法，获得最优控制律方程以及反馈增益矩阵；
5、s300，基于所述反馈增益矩阵，通过lqr最优控制算法，求解得到最优控制律以及状态反馈系数和谐振控制器参数；
6、s400，利用所述状态反馈系数和谐振控制器参数，结合广义积分扩张状态观测器，实现输出电压的无静差跟踪和降低输出电压谐波。
7、具体而言，步骤s100中包括：
8、s101，构建三相逆变器模型及结构拓扑，并设置模型参数；
9、三相逆变器采用三相三线制h桥逆变结构，la、lb、lc为输出滤波电感，ca、cb、cc为滤波电容，r为滤波器等效电阻，直流输入电压为，h桥桥臂中点输出电压为、、，流过滤波电感的电流分别为、、，滤波电容端电压分别为、、，三相逆变器输出电流分别为、、；滤波器采用lc滤波结构；滤波器电容采用星形连接；
10、s102，基于所述s101中的模型，采用基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电压定律，搭建三相逆变器在三相静止坐标系下的数学方程：
11、（1），
12、（2），
13、其中，c为滤波电容，r为滤波器等效电阻，直流输入电压为，h桥桥臂中点输出电压为、、，流过滤波电感的电流分别为、、，滤波电容端电压分别为、、，三相逆变器输出电流分别为、、。
14、s103，基于所述三相逆变器在三相静止坐标系下的数学方程，获得三相逆变器在三相静止坐标系下的状态空间方程及模型；
15、将式（1）和式（2）进行整理，获得三相逆变器在三相静止坐标系下的状态空间方程；
16、（3），
17、将式（3）简化可得：
18、（4），
19、其中，，，，，；
20、设置输出滤波电容电压和电感电流作为状态变量，获得逆变器的状态空间模型：
21、（5），
22、其中，，，，，，，。
23、s104，利用clark变换将三相逆变器状态空间方程转化到两相静止坐标系下状态空间方程；
24、建立坐标系，令轴与a轴重合，三相静止坐标系下的合成矢量，以角速度逆时针旋转；在任意时刻下 ，为旋转电压矢量与三相静止坐标系a轴的夹角，通过矢量分解，投影到坐标系上，经过clark变换，获得三相逆变器在坐标系下的数学模型：
25、（6），
26、其中，，，，，。
27、具体而言，步骤s200中包括：
28、s201，构建谐振控制器表达式函数及其状态空间模型；
29、构建谐振控制器表达式：
30、（7），
31、其中，为谐振控制器传递函数， 和 为待求解控制参数，为拉普拉斯变换因子，为角频率；
32、将式(7)写成状态空间模型：
33、 （8），
34、其中，为谐振控制器的状态变量，为谐振控制器的输出，为系统输出与参考输入的误差；，，，；为频率50hz；
35、s202，基于所述状态空间模型，构建外界干扰信号下逆变器的状态空间方程；
36、在外界干扰信号的情况下，逆变器的状态空间方程转化为：
37、（9），
38、其中，表示外部干扰向量，；
39、逆变器的控制信号为：
40、（10），
41、其中，和为状态反馈系数。
42、s203，结合系统中输出反馈和状态反馈，建立逆变器的增广状态空间方程，获得最优控制律方程以及反馈增益矩阵；
43、结本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种抑制三相逆变电源输出电压谐波的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种抑制三相逆变电源输出电压谐波的方法，其特征在于，步骤S100中包括：
3.根据权利要求2所述的一种抑制三相逆变电源输出电压谐波的方法，其特征在于，步骤S100中包括：
4.根据权利要求3所述的一种抑制三相逆变电源输出电压谐波的方法，其特征在于，步骤S100中包括：
5.根据权利要求1所述的一种抑制三相逆变电源输出电压谐波的方法，其特征在于，步骤S200中包括：
6.根据权利要求5所述的一种抑制三相逆变电源输出电压谐波的方法，其特征在于，步骤S200中包括：
7.根据权利要求1所述的一种抑制三相逆变电源输出电压谐波的方法，其特征在于，步骤S300中，
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种抑制三相逆变电源输出电压谐波的方法，其特征在于，步骤S400中，
9.根据权利要求8所述的一种抑制三相逆变电源输出电压谐波的方法，其特征在于，步骤S400中，
10.一种抑制三相逆变电源输出电
...【技术特征摘要】
1.一种抑制三相逆变电源输出电压谐波的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种抑制三相逆变电源输出电压谐波的方法，其特征在于，步骤s100中包括：
3.根据权利要求2所述的一种抑制三相逆变电源输出电压谐波的方法，其特征在于，步骤s100中包括：
4.根据权利要求3所述的一种抑制三相逆变电源输出电压谐波的方法，其特征在于，步骤s100中包括：
5.根据权利要求1所述的一种抑制三相逆变电源输出电压谐波的方法，其特征在于，步骤s200中包括：...
【专利技术属性】
技术研发人员：张银峰，贾强，刘延斌，张丰，胡月明，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军预警学院，
类型：发明
国别省市：
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