专利名称：一种特定次重复控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型提出了一种特定次谐波重复控制器，用于(nk士m)次谐波信号的无误 差跟踪或完全消除，属于工业控制的重复控制器领域。
背景技术：
多年来，周期性信号的跟踪和扰动抑制补偿问题一直是众多研究人员关注的课 题，而基于内模原理的重复控制就是一种十分有效的控制手段。一般的重复控制器采用延 迟时间τ为Τ。的延迟环节的正反馈形式^U/fl-f7^)来构造基波周期为Τ。的周期信号的
内模，并将之嵌入控制回路中，从而能够对该种周期性信号(包括正弦基波及其各次谐波) 实施静态无差跟踪控制或扰动消除，由于该类重复控制器由输入到输出的延迟时间为基波 周期Τ。，其响应速度相对较慢，并且实际当中重复控制器多以数字方式Z-N/(l-Z-N)(其中N =T。/Ts为整数，Ts为采样时间)实现该周期性信号的内模，其所占用的内存单元数目至少 为N。然而在一些实际应用中，需要跟踪或消除的谐波只局限于特定的某些频率，例如三相 整流负载给电源系统所造成的谐波污染绝大部分集中于6k 士 l(k= 1,2,...)次谐波频率 处，而单相整流负载给电源系统所造成的谐波污染绝大部分集中于4k士 1 (k = 1，2，...)次 谐波频率(即奇次谐波频率)处。若采用一般的重复控制器来消除这类(nk士m)次谐波， 会出现周期性扰动消失非常缓慢的现象，往往无法满足实际系统对控制性能的要求。若能 提出新的重复控制器只针对这些频率进行补偿，通过改造控制器中信号的内模，将其控制 延迟时间缩短，将能够大大提高系统消除扰动的速度，并大大减少其数字实现所需占用的 存储空间。因此仍有必要对重复控制技术做进一步的研究。
实用新型内容技术问题本实用新型的目的是提出一种特定次重复控制器，该重复控制器只针 对(nk士m)次谐波信号进行完全跟踪或消除，其跟踪或消除谐波信号的速度要远快于一般 的重复控制器，且其数字实现所占用的存储空间更少，其性价比大大提升。技术方案本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案本实用新型一种重复控制器，包括重复控制增益模块、负前馈增益模块、正前馈增 益模块、加法环、二个减法环和三个相同的时间延迟模块，其中重复控制增益模块的输出端 分别接加法环和负前馈增益模块的输入端，加法环的输出端串接第一时间延迟模块后分别 接第二时间延迟模块和正前馈增益模块的输入端，负前馈增益模块的输出端串接第三时间 延迟模块后接第二减法环的负输入端，第二时间延迟模块的输出端接第一减法环的负输入 端，正前馈增益模块的输出端接第一减法环的正输入端，第一减法环的输出端接第二减法 环的正输入端，第二减法环的输出端接加法环的输入端。优选地，所述三个相同的时间延迟模块的输出端分别串接低通滤波器，所述第二 减法环的输出端串接相位超前补偿模块。
3[0008]优选地，所述时间延迟模块为模拟或数字时间延迟模块。有益效果1、本实用新型所提出的(nk士m)次谐波重复控制器专门针对(nk士m)次谐波信号 进行无误差跟踪或扰动消除，可以根据消除谐波扰动信号或跟踪参考信号的实际需求，定 制不同的η和m的数值。如针对三相逆变中消除(6k士 1)次谐波及跟踪基波参考信号的需 要，只需令η = 6和m = 1即可；对单相逆变中消除奇次谐波及跟踪基波参考信号的需要， 只需令η = 4和m = 1即可。与一般的重复控制器相比，其消除扰动的速度大大提高。2、(nk士m)次谐波重复控制器的数字实现所需存储单元的数目也大大低于一般的 数字重复控制器。3、(nk士m)次谐波重复控制器给出了重复控制器的一种通用表达式，统一了多 种重复控制器，如文献 Keliang Zhou 等所著的 “Zero-phase Odd-harmonic Repetitive Controller fora Single-phase PWM Inverter", IEEE Trans, on Power Electronics, Vol.21, No. 1，pp. 193-201,2006 —文中所应用的奇次谐波重复控制器是本实用新型 (nk士m)次谐波重复控制器当η = 4和m = 1时的特例；而一般的重复控制器可由本实用 新型(nk士m)次谐波重复控制器令η = 1和m = 0得到。4、(nk士m)次谐波重复控制器用来消除nk+m和nk-m这两种频率之比不为整数倍 关系的扰动时只需要一种时间延迟环节来构造扰动信号内模，因此简化了重复控制器中时 间延迟环节的设计。
图1是本实用新型提出的(nk士m)次谐波重复控制器。图2是图1的数字实现形式，为(nk士m)次谐波数字重复控制器。图3是在图1基础上加入低通滤波环节和相位超前补偿环节的改进的(nk士m)次 谐波重复控制器。图4是图3的数字实现形式，为改进的(nk士m)次谐波数字重复控制器。图5是改进的(nk士m)次谐波数字重复控制器叠加一般反馈控制器的控制系统结 构框图。
具体实施方式
以下结合附图对实用新型的技术方案进行详细说明本实用新型所提出的(nk士m)次谐波重复控制器结构框图如图1所示，其传递函 数为 Grc(s) = ^- = k,
COS
2π
——m .η j
1
ι
Γοrt S
β
e η -2 cos
2π
η
1
+
Γο" S
e 、—
W 其中c(s)为重复控制器的输出量，e(s)为重复控制器的输入量亦即控制系统的 控制误差量，kr为重复控制增益，T0为基波周期，T。= 2 π / ω。= 1/f。，f。为基波频率，ω。 为基波角频率，n、k和m为不小于零的整数且η兴0，n >m。通过调节增益系数&的数值，
4[0025] 上式要求m兴0;当m = 0时，消除(nk士m)次谐波的重复控制器传递函数可以化 成如下形式
权利要求一种特定次重复控制器，其特征在于包括重复控制增益模块、负前馈增益模块、正前馈增益模块、加法环、二个减法环和三个相同的时间延迟模块，其中重复控制增益模块的输出端分别接加法环和负前馈增益模块的输入端，加法环的输出端串接第一时间延迟模块后分别接第二时间延迟模块和正前馈增益模块的输入端，负前馈增益模块的输出端串接第三时间延迟模块后接第二减法环的负输入端，第二时间延迟模块的输出端接第一减法环的负输入端，正前馈增益模块的输出端接第一减法环的正输入端，第一减法环的输出端接第二减法环的正输入端，第二减法环的输出端接加法环的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种特定次重复控制器，其特征在于所述三个相同的时间延 迟模块的输出端分别串接低通滤波器，所述第二减法环的输出端串接相位超前补偿模块。
3.根据权利要求1或2所述的一种特定次重复控制器，其特征在于所述时间延迟模块 为模拟或数字时间延迟模块。
专利摘要本实用新型公布了一种特定次谐波重复控制器，所述控制器包括重复控制增益模块、负前馈增益模块、正前馈增益模块、加法环、二个减法环和三个时间延迟模块。通过一条主路径，正、负前馈路径各一条和一条正反馈路径的组合来实现无误差跟踪或消除(nk±m)次谐波，其中按所要跟踪或消除的谐波频率次数确定正、负前馈增益模块的参数，通过重复控制增益模块调节消除误差的速度。本实用新型优点在于消除误差的速度更快，且数字化实现时需要的存储单元更少，并且提供了通用的重复控制器表达形式。为提高控制系统稳定性和抗干扰能力，还给出了加入低通滤波器和相位超前补偿器的改进的(nk±m)次谐波重复控制器以满足实际应用的要求。
文档编号H02J3/01GK201699420SQ20102024042
公开日2011年1月5日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者卢闻州, 周克亮, 杨云虎 申请人:东南大学