一种减小延时对电容电流有源阻尼影响的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种减小延时对电容电流有源阻尼影响的控制方法及系统，方法包括：计算电容电流比例反馈环节引入的虚拟阻抗并分析对应的正阻和负阻区间；计算网侧电流微分反馈环节引入的虚拟阻抗并分析对应的正阻和负阻区间；获取电容电流比例反馈环节和网侧电流微分反馈环节组合的虚拟阻抗的表达式，并约束组合后的虚拟阻抗大于零，获得覆盖全频段的组合后的虚拟阻抗的正阻区间；根据系统稳定裕度计算电容电流反馈系数和网侧电流反馈系数的值，获得最终的电容电流比例反馈环节和网侧电流反馈环节，进行系统控制；本发明专利技术的优点在于：减小控制延时对电容电流比例反馈系统稳定性的影响，工程上易于实现

【技术实现步骤摘要】
一种减小延时对电容电流有源阻尼影响的控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力技术应用领域，具体涉及一种减小延时对电容电流有源阻尼影响的控制方法及系统
。

技术介绍

[0002]储能并网逆变器需要用入网滤波器抑制进网电流谐波，使得进网电流的总谐波含量和单次谐波含量符合并网要求
。
常见的入网滤波器有
L
滤波器和
LCL
滤波器，相对于
L
滤波器而言，
LCL
滤波器对高次谐波具有更好的衰减特性，采用
LCL
滤波器的并网逆变器具有体积小
、
硬件成本低等优势，采用
LCL
滤波器代替
L
滤波器对入网电流进行滤波已经成为当前的研究热点
。LCL
滤波器是一个三阶系统，存在谐振尖峰问题
。
消除
LCL
谐振问题有无源阻尼和有源阻尼两类方案
。
无源阻尼方案是在电容支路上串联电阻，可以增加系统的阻尼，有效的抑制
LCL
滤波器的谐振尖峰，但电阻的引入会带来额外的功率损耗并且降低滤波器的高频衰减特性
。
有源阻尼通过算法增加系统阻尼，不会带来附加的功率损耗
。
虚拟电阻法利用信号流图变换将无源阻尼转移到控制回路，通常可以反馈电容电流
、
电容电压
、
逆变器侧电感电流
、
逆变器侧电感电压
、/>网侧电感电流以及网侧电感电压来增加系统的阻尼
。
电容电流比例反馈由于其实现简单，阻尼效果好得到广泛应用
。
[0003]在数字控制系统中，控制延时是不可以避免的
。
控制延时使得电容电流比例反馈不再等效为在滤波电容上并联一个虚拟电阻，而是一个随频率变化的虚拟阻抗，而电容电流比例反馈等效虚拟阻抗的正阻区间为
(0
，
f
s
/6)
，若虚拟阻抗中的虚拟电阻为负电阻，系统会成为非最小相位系统，会严重影响系统的稳定性
。
[0004]为了减少控制延时对
LCL
有源阻尼的影响，主要有以下三种解决方法
。
第一种是根据当前和上一拍的信息以及控制对象的模型，提前预测出下一拍的信息，但这种方法需要精确的控制对象模型，工程上难以实现；第二种是运用多次采样和及时采样的方法，通过增加采样次数或缩短采样时刻与更新时刻之间的间隔来减小计算延时，但无法消除延时，并且对控制器要求极高；第三种是在控制回路里面增加延迟补偿，提升等效正阻区间，例如中国专利公开号
CN115333122A
公开的消除延时对网侧电流有源阻尼影响的补偿方法及系统，需要设计复杂的补偿器对延迟进行补偿，工程上难以实现
。
[0005]为了保证谐振频率不与低频混跌，滤波器谐振频率在
10
倍基波频率和
0.5
倍采样频率之间
。
若能找到一种方法使得虚拟阻抗中的虚拟电阻在低于
0.5
倍采样频率的频段内恒为正值，将具有重大意义
。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种减小延时对电容电流有源阻尼影响的控制策略，减小控制延时对电容电流比例反馈系统稳定性的影响，工程上易于实现
。
[0007]本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题的：一种减小延时对电容电流有源阻尼影响的控制方法，包括以下步骤：
[0008]步骤
a、
计算电容电流比例反馈环节引入的虚拟阻抗并分析对应的正阻和负阻区间；
[0009]步骤
b、
计算网侧电流微分反馈环节引入的虚拟阻抗并分析对应的正阻和负阻区间；
[0010]步骤
c、
获取电容电流比例反馈环节和网侧电流微分反馈环节组合的虚拟阻抗的表达式，并约束组合后的虚拟阻抗大于零，获得覆盖全频段的组合后的虚拟阻抗的正阻区间；
[0011]步骤
d、
根据系统稳定裕度计算电容电流反馈系数和网侧电流反馈系数的值，获得最终的电容电流比例反馈环节和网侧电流反馈环节，进行系统控制
。
[0012]进一步地，所述步骤
a
包括：
[0013]通过公式计算电容电流比例反馈环节引入的虚拟阻抗；
[0014]电容电流比例反馈环节引入的虚拟阻抗的电阻分量为
[0015]其中，
T
s
为采样周期，
L1为逆变器侧电感，
H1为电容电流反馈系数，
K
pwm
为逆变器增益，
C
为滤波电容；
ω
为角频率；当
H1小于零时，
R
eq1
在
(0
，
f
s
/6)
为负，在
(f
s
/6
，
f
s
/2)
为正；当
H1大于零时，
R
eq1
在
(0
，
f
s
/6)
为正，在
(f
s
/6
，
f
s
/2)
为负，
f
s
为采样频率
。
[0016]更进一步地，所述步骤
b
包括：
[0017]通过公式计算网侧电流微分反馈环节引入的虚拟阻抗；
[0018]网侧电流微分反馈环节引入的虚拟阻抗的电阻分量为
[0019]其中，
L2为电网侧电感，
s
为复数变量，
H2为网侧电流反馈系数；
[0020]当
H2大于零时，
R
eq2
在
(0
，
f
s
/3)
为负，在
(f
s
/3
，
f
s
/2)
为正；当
H2小于零时，
R
eq2
在
(0
，
f
s
/3)
为正，在
(f
s
/3
，
f
s
/2)
为负
。
[0021]更进一步地，所述步骤
c
包括：
[0022]电容电流比例反馈环节和网侧电流微分反馈环节组合的虚拟阻抗的电阻分量为
[0023]R
eq
＝
(R
eq1
*R
eq2
)/(R
eq1
+R
eq2<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种减小延时对电容电流有源阻尼影响的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
a、
计算电容电流比例反馈环节引入的虚拟阻抗并分析对应的正阻和负阻区间；步骤
b、
计算网侧电流微分反馈环节引入的虚拟阻抗并分析对应的正阻和负阻区间；步骤
c、
获取电容电流比例反馈环节和网侧电流微分反馈环节组合的虚拟阻抗的表达式，并约束组合后的虚拟阻抗大于零，获得覆盖全频段的组合后的虚拟阻抗的正阻区间；步骤
d、
根据系统稳定裕度计算电容电流反馈系数和网侧电流反馈系数的值，获得最终的电容电流比例反馈环节和网侧电流反馈环节，进行系统控制
。2.
根据权利要求1所述的一种减小延时对电容电流有源阻尼影响的控制方法，其特征在于，所述步骤
a
包括：通过公式计算电容电流比例反馈环节引入的虚拟阻抗；电容电流比例反馈环节引入的虚拟阻抗的电阻分量为其中，
T
s
为采样周期，
L1为逆变器侧电感，
H1为电容电流反馈系数，
K
pwm
为逆变器增益，
C
为滤波电容；
ω
为角频率；当
H1小于零时，
R
eq1
在
(0
，
f
s
/6)
为负，在
(f
s
/6
，
f
s
/2)
为正；当
H1大于零时，
R
eq1
在
(0
，
f
s
/6)
为正，在
(f
s
/6
，
f
s
/2)
为负，
f
s
为采样频率
。3.
根据权利要求2所述的一种减小延时对电容电流有源阻尼影响的控制方法，其特征在于，所述步骤
b
包括：通过公式计算网侧电流微分反馈环节引入的虚拟阻抗；网侧电流微分反馈环节引入的虚拟阻抗的电阻分量为其中，
L2为电网侧电感，
s
为复数变量，
H2为网侧电流反馈系数；当
H2大于零时，
R
eq2
在
(0
，
f
s
/3)
为负，在
(f
s
/3
，
f
s
/2)
为正；当
H2小于零时，
R
eq2
在
(0
，
f
s
/3)
为正，在
(f
s
/3
，
f
s
/2)
为负
。4.
根据权利要求3所述的一种减小延时对电容电流有源阻尼影响的控制方法，其特征在于，所述步骤
c
包括：电容电流比例反馈环节和网侧电流微分反馈环节组合的虚拟阻抗的电阻分量为
R
eq
＝
(R
eq1
*R
eq2
)/(R
eq1
+R
eq2
)R
eq
&gt;0
的约束条件为的约束条件为且当
H1/H2＝
1.5T
s
/(CL2)
时，其正阻频率范围最大，为
(0
，
0.48f
s
)
，覆盖全频段
。5.
根据权利要求4所述的一种减小延时对电容电流有源阻尼影响的控制方法，其特征在于，所述步骤
d
包括：
。
系统内环的环路增益
T
ic
(s)
表达式为：其中，
A
为一阶高通滤波器转折频率且
A
＝
π
f
s
；系统的第一稳定裕度和第二稳定裕度分别为：
GM1＝
‑
20lg|T
ic
(j2
π
f
r
)|&gt;0GM2＝
‑
20lg|T
ic
(0)|&gt;0
；其中，
f
r
为相频曲线穿越
‑
180
°
对应的频率；
j
为虚部符号；根据系统的第一稳定裕度和第二稳定裕度约束公式以及
R
eq
&gt;0
的约束条件计算电容电流反馈系数和网侧电流反馈系数的值，分别代入电容电流比例反馈环节以及网侧电流微分反馈环节，获得最终的电容电流比例反馈环节和网侧电流反馈环节，将系统的网侧电流信号引出，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海宏，谢磊，李多山，刘晖，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：