四桥臂逆变器的电能质量控制方法及其内嵌式重复控制器技术

本发明专利技术公开了一种内嵌式重复控制器，采用奇次谐波重复控制器或偶次谐波重复控制器进行重复控制。该内嵌式重复控制器能够有效地降低数据存储量和处理量，与现有PID控制器共同作用，不仅能够有效的抑制各次谐波的扰动，而且可以弥补重复控制本身动态响应能力不足的问题。本发明专利技术还提供一种四桥臂逆变器的电能质量控制方法。

Power quality control method of four leg inverter and its embedded repetitive controller

【技术实现步骤摘要】
四桥臂逆变器的电能质量控制方法及其内嵌式重复控制器
本专利技术涉及逆变器控制技术，尤其涉及一种四桥臂逆变器的电能质量控制方法及其内嵌式重复控制器。
技术介绍
作为分布式发电技术应用的重要载体，微电网技术受到了广泛的关注。三相逆变器作为微电网中的关键性接口电路，对微电网的电能质量起到了决定性的作用。然而随着负载复杂度的增加，微电网中的不平衡负载以及非线性负载会对三相逆变器的输出电压的波形质量造成不利影响，引发三相电压不平衡问题以及电压畸变问题。对于同步旋转坐标系下的四桥臂逆变器而言，无论是不平衡负载还是非线性负载，都会在输出电压中产生呈正弦规律变化的扰动。为了改善四桥臂逆变器在该类负载条件下的电压输出特性，就必须从控制系统的角度入手，提高四桥臂逆变器对于负载引起的电压扰动的抑制能力。而传统的PID控制器对正弦规律变化的扰动信号的抑制效果较差，而现有的重复控制器虽然具有高精度的稳态特性，能够解决了控制系统中对于负载引入的周期性扰动信号抑制能力不足的问题，但是现有的重复控制器采用的数字内模为，根据其幅频特性，现有的重复控制器在误差信号的基频及其所有次倍频处（奈奎斯特频率以下）的增益均为无穷大，这种幅频特性保证了它能够对奈式频率以下的所有奇偶次谐波进行无静差跟踪，但是却需要占用重复控制器内2N个数据存储单元，占用了较大的数据存储量和处理量。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的不足，本专利技术提供一种内嵌式重复控制器，能够有效地降低数据存储量和处理量，与现有PID控制器共同作用，不仅能够有效的抑制各次谐波的扰动，而且可以弥补重复控制本身动态响应能力不足的问题。本专利技术还提供一种四桥臂逆变器的电能质量控制方法。本专利技术所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：一种内嵌式重复控制器，采用奇次谐波重复控制器或偶次谐波重复控制器进行重复控制，其中所述奇次谐波重复控制器在离散形式下的数学内模如下：（1）；所述奇次谐波重复控制器在离散形式下的数学内模如下：（2）；在式（1）和式（2）中，为基波频率，为采样频率，为单位基波周期的采样次数。进一步地，所述奇次谐波重复控制器的离散传递函数如下：（3）；在式（3）中，为重复控制增益量，为低通滤波模型，为相位超前补偿模型。进一步地，若采用奇次谐波重复控制器，则该内嵌式重复控制器的输出量Y（z）与参考量R（z）满足如下公式：（4）；且输出量Y（z）与扰动量D（z）满足如下公式：（5）；在式（4）和式（5）中，为PID控制模型，为被控对象的系统模型，为该内嵌式重复控制器在不考虑所述奇次谐波重复控制器下的闭环传递函数；该内嵌式重复控制器稳定需满足以下条件：条件1：该内嵌式重复控制器在不考虑所述奇次谐波重复控制器下本身即为稳定系统；条件2：满足如下公式：。进一步地，所述偶次谐波重复控制器的离散传递函数如下：（6）；在式（4）中，为重复控制增益量，为低通滤波模型，为相位超前补偿模型。进一步地，若采用偶次谐波重复控制器，则该内嵌式重复控制器的输出量Y（z）与参考量R（z）满足如下公式：（7）；且输出量Y（z）与扰动量D（z）满足如下公式：（8）；在式（7）和式（8）中，为PID控制模型，为被控对象的系统模型，为该内嵌式重复控制器在不考虑所述偶次谐波重复控制器下的闭环传递函数；该内嵌式重复控制器稳定需满足以下条件：条件1：该内嵌式重复控制器在不考虑所述偶次谐波重复控制器下本身即为稳定系统；条件2：满足如下公式：。进一步地，该内嵌式重复控制器在不考虑重复控制下的闭环传递函数如下：（9）。一种四桥臂逆变器的电能质量重复控制方法，在同步旋转坐标系dq0下，如图3所示，采用电流电压双闭环控制系统对四桥臂逆变器输出的d轴信号、q轴信号和0轴信号进行控制；其中，所述电流电压双闭环控制系统的d轴解耦和/或q轴结构的电压外环采用上述的采用奇次谐波重复控制器的内嵌式重复控制器，和/或，所述电流电压双闭环控制系统的0轴解耦的电压外环采用上述的采用偶次谐波重复控制器的内嵌式重复控制器。进一步地，所述电流电压双闭环控制系统的包括：在不考虑所述内嵌式重复控制器作用的条件下，在连续时间域中对所述电流电压双闭环控制系统中的PID控制器参数进行设计，保证所述电流电压双闭环控制系统具有较大的相对稳定裕度以及良好的动态特性；将上一步设计完成的系统模型进行离散化，并引入所述内嵌式重复控制器，在保证所述电流电压双闭环控制系统稳定的前提下对所述内嵌式重复控制器的参数进行设计。本专利技术具有如下有益效果：本案的奇次谐波重复控制器和偶次谐波重复控制器相较于现有的重复控制器，在算法的实现过程中只需要占用一半数据量的存储空间，且运算量也减少了一半，因此，能够有效地降低数据存储量和处理量。本案采用奇次谐波重复控制器来控制四桥臂逆变器的d轴信号和q轴信号，采用偶次谐波重复控制器来控制四桥臂逆变器的0轴信号，再与现有的PID控制器共同作用，不仅能够有效的抑制各次谐波的扰动，而且可以弥补重复控制本身动态响应能力不足的问题。附图说明图1为本专利技术提供的奇次谐波重复控制器的内嵌式重复控制器的架构图；图2为本专利技术提供的偶次谐波重复控制器的内嵌式重复控制器的架构图；图3为本专利技术提供的四桥臂逆变器的电能质量控制系统的架构图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的说明。实施例一一种内嵌式重复控制器，采用奇次谐波重复控制器或偶次谐波重复控制器进行重复控制，其中所述奇次谐波重复控制器在离散形式下的数学内模如下：（1）；所述奇次谐波重复控制器在离散形式下的数学内模如下：（2）；在式（1）和式（2）中，为基波频率，为采样频率，为单位基波周期的采样次数。由上述式（1）可知，所述奇次谐波重复控制器的幅频特性仅在基波信号及其奇次倍频信号处具有“无穷大”的增益，因此仅对奇次谐波信号起作用。此外，从上述式（1）可知，相较于现有的重复控制器，所述奇次谐波重复控制器在算法的实现过程中只需要占用一半数据量的存储空间，且运算量也减少了一半，因此，能够有效地降低数据存储量和处理量。同样的，由上述式（2）可知，所述偶次谐波重复控制器的幅频特性仅在偶次倍频信号处具有“无穷大”的增益，因此仅对偶次谐波信号起作用。此外，上述式（2）中的数学内模的形式与现有的重复控制器非常相似，两者之间只是在z的次数上有所差异，可看作是将现有的重复控制器的基波次数增大一倍，因此，它和式（1）中的奇次谐波重复控制器一样，相较于现有的重复控制器，只需要对一半数据量进行存储和计算。如图1所示，所述奇次谐波重复控制器包括重复控制增益模块、反向加法环、内模延时模块、低通滤波器模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内嵌式重复控制器，其特征在于，采用奇次谐波重复控制器或偶次谐波重复控制器进行重复控制，其中/n所述奇次谐波重复控制器在离散形式下的数学内模如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种内嵌式重复控制器，其特征在于，采用奇次谐波重复控制器或偶次谐波重复控制器进行重复控制，其中
所述奇次谐波重复控制器在离散形式下的数学内模如下：

（1）；
所述奇次谐波重复控制器在离散形式下的数学内模如下：

（2）；
在式（1）和式（2）中，为基波频率，为采样频率，为单位基波周期的采样次数。


2.根据权利要求1所述的内嵌式重复控制器，其特征在于，所述奇次谐波重复控制器的离散传递函数如下：

（3）；
在式（3）中，为重复控制增益量，为低通滤波模型，为相位超前补偿模型。


3.根据权利要求2所述的内嵌式重复控制器，其特征在于，若采用奇次谐波重复控制器，则该内嵌式重复控制器的输出量Y（z）与参考量R（z）满足如下公式：

（4）；
且输出量Y（z）与扰动量D（z）满足如下公式：

（5）；
在式（4）和式（5）中，为PID控制模型，为被控对象的系统模型，为该内嵌式重复控制器在不考虑所述奇次谐波重复控制器下的闭环传递函数；
该内嵌式重复控制器稳定需满足以下条件：
条件1：该内嵌式重复控制器在不考虑所述奇次谐波重复控制器下本身即为稳定系统；
条件2：满足如下公式：

。


4.根据权利要求1所述的内嵌式重复控制器，其特征在于，所述偶次谐波重复控制器的离散传递函数如下：

（6）；
在式（4）中，为重复控制增益量，为低通滤波模型，为相位超前补偿模型。


5.根据权利要求4所述的内嵌式重复控制器，其特征在于，若采用偶次谐波重复控制器，则该内嵌式重复控制器的输出量Y（z）与参考量R（z）满足...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金录，
申请(专利权)人：深圳市凌康技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44