一種電流環串聯校正器的參數設計方法
【專利摘要】本發明公開了一種電流環串聯校正器的參數設計方法，屬于微網領域，主要為，首先獲取參數設計所需要的系統參數；其次對采用不同控制策略的微源建立通用的電流環數學模型；再者分別采用三種適合的串聯校正器參數設計方案計算比例參數和積分參數；然后分析采用三種方案時電流環控制系統的頻域和時域性能指標以得出最適合的設計方案；最后將最適合方案中的參數應用到實際系統中。本發明設計所得的參數不僅能夠改善微源逆變器接口控制系統的控制性能，而且避免了由于不合理的電流環串聯校正器參數所帶來的微網電能質量問題和穩定性問題。
【專利說明】一種電流環串聯校正器的參數設計方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電流環串聯校正器的參數設計方法，屬于微網領域。
【背景技術】
[0002]微網作為未來智能電網中管理數量龐大、地域分散的分布式電源(Distributedgeneration, DG)的有效解決途徑，受到許多國家的重視。微電網是由DG、儲能裝置、電力電子變換裝置、負荷、保護和監控裝置等組成，形成一個單一的可控單元，同時向用戶供給電能及熱能。在微網中除柴油發電機、小水電及定速風機等微源外，大多數微源和儲能裝置都需要通過電力電子功率轉換接口才能正常并網，目前常見的逆變器接口控制策略包括下垂(Droop)控制、恒功率(PQ)控制、恒壓恒頻(v/f)控制。
[0003]以上三種控制策略的共性是均使用電流環控制器，逆變器的出口側通常使用LC濾波器以濾除高次諧波，這種情況下通過引入濾波電感電流環，使濾波電感電流成為可控的電流源，提高了系統的穩定性。同時，對包含在環內的擾動，能起到及時的調節作用，改善系統性能。串聯校正裝置的引入使得電流環解耦以降低控制的復雜性，但如果沒有選取合理的串聯校正器參數往往會造成微源或儲能裝置的控制性能下降，更會影響微網的電能質量甚至是穩定性。綜合國內外的研究并沒有給出關于電流環串聯校正器參數的理論設計方案，因此，如何建立更適合于串聯校正器參數設計的通用電流環數學模型，以及在此基礎上提出有效的參數理論設計方案為工程實際做理論指導，是本發明的關鍵。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于針對不同微源所采用的不同控制策略，建立更適合設計串聯校正器參數的通用電流環數學模型，在此基礎上，對電流環恒值控制系統，基于線性系統控制理論提出了三種適合的串聯校正器參數設計方案，從時域和頻域性能指標分析采用三種參數設計方案的電流環控制系統，綜合上述分析結果給出最適合的設計方案，最終將最適合的參數代入到實際微源所采用的串聯校正裝置。
[0005]本發明所采用的技術方案如下:
[0006]一種電流環串聯校正器的參數設計方法，包括以下步驟:
[0007]I)獲取參數設計所需要的系統參數和工程實際參數，建立通用s域的電流環數學模型；
[0008]2)基于線性控制理論，提出三種電流環串聯校正器的參數設計方案分別計算電流環串聯校正器的開環傳遞函數和閉環傳遞函數，三種參數設計方案分別為典型I型系統設計方案，典型二階系統設計方案和典型II系統設計方案；
[0009]3)利用采用所述步驟2)的三種參數設計方案計算的開環傳遞函數和閉環傳遞函數做出頻域和時域響應圖，通過相角裕度、峰值時間、超調量三個性能指標分析得出最優的設計方案；
[0010]4)將所述步驟3)得到的最優設計方案應用到實際微源所采用的串聯校正器中。[0011]前述的步驟I)中獲取的系統參數包括直流側電壓Ud。，LC濾波器參數電感L和阻尼電阻R，PWM逆變器開關頻率4，積分時間常數Ts，工程實際參數包括系統阻尼比ξ，自然角頻率ωη。
[0012]前述的步驟I)建立通用s域的電流環數學模型的具體過程為:
[0013]1-1)根據電路的基爾霍夫定理得出逆變器的狀態方程式(I):
[0014]
【權利要求】
1.一種電流環串聯校正器的參數設計方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)獲取參數設計所需要的系統參數和工程實際參數，建立通用S域的電流環數學模型； 2)基于線性控制理論，提出三種電流環串聯校正器的參數設計方案分別計算電流環串聯校正器的開環傳遞函數和閉環傳遞函數，三種參數設計方案分別為典型I型系統設計方案，典型二階系統設計方案和典型II系統設計方案； 3)利用采用所述步驟2)的三種參數設計方案計算的開環傳遞函數和閉環傳遞函數做出頻域和時域響應圖，通過相角裕度、峰值時間、超調量三個性能指標分析得出最優的設計方案； 4)將所述步驟3)得到的最優設計方案應用到實際微源所采用的串聯校正器中。
2.根據權利要求1所述的一種電流環串聯校正器的參數設計方法，其特征在于，所述步驟I)中獲取的系統參數包括直流側電壓Ud。，LC濾波器參數電感L和阻尼電阻R，PWM逆變器開關頻率fs，積分時間常數Ts，工程實際參數包括系統阻尼比ξ，自然角頻率ωη。
3.根據權利要求1所述的一種電流環串聯校正器的參數設計方法，其特征在于，所述步驟I)建立通用s域的電流環數學模型的具體過程為: 1-1)根據電路的基爾霍夫定理得出逆變器的狀態方程式(I):
4.根據權利要求1所述的一種電流環串聯校正器的參數設計方法，其特征在于，所述步驟2)三種參數設計方案的開環傳遞函數和閉環傳遞函數的表達式分別為: (1)典型I型系統設計方案的開環傳遞函數W。/(S)以及閉環傳遞函數W。/(S)如下:
【文檔編號】G05B17/02GK103901779SQ201410114318
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月25日 優先權日:2014年3月25日
【發明者】孫健, 朱衛平, 陶順, 袁曉冬 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學研究院, 華北電力大學