一种储能式试验电源控制方法、系统、介质及设备技术方案

本发明专利技术公开了一种储能式试验电源控制方法、系统、介质及设备，将SPWM逆变技术、PR反馈控制技术以及模糊控制技术相结合，通过实时采集储能式试验电源输出电压电流，采用模糊控制方法对PR环节参数进行调控，最终通过PR环节对电压电流波形进行控制，从而得到需要的输出电压。本发明专利技术提出的试验电源控制方法准确度高、运算速度快，可以实现对正弦交流电的无静差跟踪，电压电流自调节速度快，精准度高，可以在极短时间内得到需要的电压电流波形。在断路器合成回路试验以及其他大型电力设备试验中具有广泛应用场景。广泛应用场景。广泛应用场景。

【技术实现步骤摘要】
一种储能式试验电源控制方法、系统、介质及设备


[0001]本专利技术属于电力系统试验电源
，具体涉及一种储能式试验电源控制方法、系统、介质及设备。

技术介绍

[0002]开关电器、变压器等设备在挂网运行之前，需要进行短路电流的短时耐受实验，用来检验电器产品在受到短路电流冲击时开关柜承受事故产生的电动力以及热效应的能力，这是保证输电系统安全运行的必须条件。在10kV开关柜短时电流耐受试验中，开关柜需要进行几十千安大电流的短时电流耐受试验。目前在10kV开关柜生产过程中，需要进行短时电流耐受试验。
[0003]目前常用的产生高电压大电流方法包括LC振荡回路法，发电机法和网路试验法。LC振荡回路法采用电感、电容组合的振荡回路产生较大的振荡电压与振荡电流，但采用该方法设计完成振荡回路后，回路输出电压电流值即以确定，无法更改。发电机法采用发电机生成短时冲击电流，但由于发电机自身的局限性，投资巨大，维护困难且试验次数和容量也受到很大限制。网路试验法使用专用线路电网供电来获得试验电源所需电压电流，该种方法除造价高外，完成试验时需要试验电源提供较大的瞬时容量，极易发生保护动作导致试验电源过流跳闸，引起大面积停电，对电网的正常运行造成影响。
[0004]根据内膜原理，要实现对信号的无静差跟踪，控制器必须包含信号的内膜，由于PI控制器只含有阶跃信号的内膜而不含有正弦信号的内膜，所以PI控制器对阶跃信号可以进行无静差跟踪，但在跟踪二阶正弦波形时会产生静差。PR控制的开环传递函数中包含了二阶三角函数的内膜，因此PR控制器可以实现对正弦波形的无静差跟踪。但在实际应用中有两个问题不容易解决，一是比例谐振增益在谐振频率处有一个无穷大量，数字模拟不可能实现；二是出现小偏差会导致幅值迅速衰减，不能有效抑制谐波。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种储能式试验电源控制方法、系统、介质及设备，用于解决大容量试验电源灵活性差，维护困难的技术问题，为中压电器大容量试验提供所需的大电流与高电压。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种储能式试验电源控制方法，利用实时采集的储能式试验电源输出电压和电流确定储能式试验电源的电压电流波形e及其变化率以电压电流波形e及其变化率为输入量，采用模糊控制方法对准PR控制器的比例增益常数K
p
进行修正，得到准PR控制器的比例增益常数变化量ΔKp；采用准PR控制器对输出电压进行反馈控制，将储能式试验电源的电压电流波形e和比例增益常数变化量ΔKp经PWM调制后得到逆变电路控制信号，实现对储能式试验电源的电压输出控制。
[0008]具体的，采用模糊控制方法对准PR控制器的比例增益常数K
p
进行修正具体为：
[0009]将电压电流波形e及其变化率经过模糊化处理输出模糊量，然后对模糊量进行模糊推理后，通过解模糊化输出清晰量ΔK
p
，最后将清晰量ΔK
p
输入准PR控制器与比例增益设定值K
p
加和作为最终的比例增益参数K
p
′
。
[0010]进一步的，在进行模糊化与解模糊化过程中，根据隶属度函数对电压电流波形e及其变化率的语言变量取不同的模糊值。
[0011]更进一步的，隶属度函数采用非均匀隶属度函数。
[0012]进一步的，当电压电流波形e≥0时，模糊推理设定如下：
[0013][0014][0015]其中，模糊值包括正大PB、正中PM、正小PS、零AZ、负小NS、负中NM和负大NB，根据输入信号的幅值划分。
[0016]具体的，准PR控制器的开环传递函数G(s)为：
[0017][0018]其中，s为拉普拉斯变换后的参数，K
r
为比例谐振常数，ω0为谐振频率，ω
c
为频率响应宽度。
[0019]进一步的，准PR控制器的开环传递函数包含正弦函数内膜。
[0020]第二方面，本专利技术实施例提供了一种储能式试验电源控制系统，包括：
[0021]采集模块，用于利用实时采集的储能式试验电源输出电压和电流确定储能式试验电源的电压电流波形e及其变化率
[0022]修正模块，用于以电压电流波形e及其变化率为输入量，采用模糊控制方法对准
PR控制器的比例增益常数K
p
进行修正，得到准PR控制器的比例增益常数变化量ΔKp；
[0023]控制模块，用于采用准PR控制器对输出电压进行反馈控制，将储能式试验电源的电压电流波形e和比例增益常数变化量ΔKp经PWM调制后得到逆变电路控制信号，实现对储能式试验电源的电压输出控制。
[0024]第三方面，一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述储能式试验电源控制方法的步骤。
[0025]第四方面，本专利技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述储能式试验电源控制方法的步骤。
[0026]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0027]本专利技术一种储能式试验电源控制方法，通过对输出电压进行测量，在得到储能式电源输出结果后于目标电压进行对比，得到系统的电压电流波形e及其变化率模糊控制方法以电压电流波形e及其变化率作为输入，经过模糊判据判别后解模糊化，得到不同时刻模糊系统对PR环节的的比例增益常数变化量ΔK
p
，从而增加系统的动态性能；通过引入模糊控制环节对准PR环节参数进行修正，减少了调节所需要的时间，减小了非线性因素对控制的影响，提高了系统的鲁棒性，提高控制效果，增加了系统的动态性能。
[0028]进一步的，由于开关柜在实验过程中可能出现燃弧现象，电弧具有非线性的特点，而模糊控制是一种非线性的控制方法，具有很好的自适应性。因此为了提高控制效果，在此引入模糊控制环节，通过模糊控制对PR环节参数进行修正，减少调节所需要的时间，减小非线性因素对控制的影响，提高控制效果。模糊控制方式的输出量偏少，不易直接进行电流调节，因此可利用模糊控制方式调节PR控制器的比例增益常数K
p
，间接进行电流的输出控制，以达到更好的控制效果。
[0029]进一步的，根据模糊控制的原理与步骤，输入信号需要进行模糊化处理。输入信号选取电压电流波形e及其变化率若只采取一种会增加系统排定错误，导致控制时间增加与误差增加，甚至控制失败。将电压电流波形e及其变化率进行模糊化，可以有雄安减少小干扰对系统控制的影响，减少系统鲁棒性与抗干扰性。
[0030]进一步的，非均匀隶属度曲线可以根据需求对误差较小与较大的区间进行调整，以改变大系统的调节速度与调节误差，使系统的调节性能满足设计需求，由图3所示隶属度函数曲线可以看出，系统判断处在误差为较小的电压电流波形e及其变化率范围要比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能式试验电源控制方法，其特征在于，利用实时采集的储能式试验电源输出电压和电流确定储能式试验电源的电压电流波形e及其变化率以电压电流波形e及其变化率为输入量，采用模糊控制方法对准PR控制器的比例增益常数K
p
进行修正，得到准PR控制器的比例增益常数变化量ΔKp；采用准PR控制器对输出电压进行反馈控制，将储能式试验电源的电压电流波形e和比例增益常数变化量ΔKp经PWM调制后得到逆变电路控制信号，实现对储能式试验电源的电压输出控制。2.根据权利要求1所述的储能式试验电源控制方法，其特征在于，采用模糊控制方法对准PR控制器的比例增益常数K
p
进行修正具体为：将电压电流波形e及其变化率经过模糊化处理输出模糊量，然后对模糊量进行模糊推理后，通过解模糊化输出清晰量ΔK
p
，最后将清晰量ΔK
p
输入准PR控制器与比例增益设定值K
p
加和作为最终的比例增益参数K
p
′
。3.根据权利要求2所述的储能式试验电源控制方法，其特征在于，在进行模糊化与解模糊化过程中，根据隶属度函数对电压电流波形e及其变化率的语言变量取不同的模糊值。4.根据权利要求3所述的储能式试验电源控制方法，其特征在于，隶属度函数采用非均匀隶属度函数。5.根据权利要求2所述的储能式试验电源控制方法，其特征在于，当电压电流波形e≥0时，模糊推理设定如下：时，模糊推理设定如下：其中，模糊值包括正大PB、正中PM、正小PS...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝震，刘光伟，马鑫晟，穆卡，马继先，刘柏延，王建新，李东民，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网冀北电力有限公司廊坊供电公司国网冀北电力有限公司张家口供电公司，
类型：发明
国别省市：