机电能量变换器参数整定优化方法、装置、设备及介质

本发明涉及分析逆变器并网电能质量的，具体涉及机电能量变换器参数整定优化方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、当前，可再生能源和分布式发电得到迅速发展；其中，并网逆变器作为分布式发电和大电网连接的接口，对电网的安全运行有着重大影响。lcl型滤波器因其具有较好的高频谐波抑制效果而被广泛应用于并网设备。然而lcl滤波器因为其自身的高阶性导致频率响应中存在谐振尖峰，需要阻尼解决方案来稳定系统；现市面上大多是采用串并联电阻的无源阻尼技术来稳定系统，虽然并联电阻的无源阻尼技术可以削弱谐振尖峰，但是，电路中的损耗也会随着阻尼的变大而变大。

2、除了需要保证系统的稳定性外，高质量的注入电流是单相lcl型并网逆变器控制的另一个重要目标。目前，关于准比例谐振控制的电流控制器已在逆变器并网系统中被广泛采用，而qpr控制器的参数设计直接影响到不同工况下并网逆变器的稳态和动态性能，控制器参数设计至关重要。随着现代科学技术的快速发展，准比例谐振控制器（quasi-proportional-resonant, qpr）的参数整定的研究也不断在深化，从最初的使用试凑法选择令人满意的控制器参数，到使用模糊参数的自整定来调节控制器的参数，但是都忽略了稳定裕度对系统的影响。仅盲目的考虑阻尼效果或者通过试凑法选择性能令人满意的控制器参数在许多场合是不合适的。

3、有鉴于此，提出本申请。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供机电能量变换器参数整定优化方法、装置、设备及介质，能够有效解决现有技术中的智准比例谐振控制器参数整定技术因有源阻尼系数与控制器参数设计不佳导致两者叠加在一起的负相移造成并网逆变器不稳定运行的问题。

2、本发明公开了机电能量变换器参数整定优化方法, 包括：

3、建立基于电容电流反馈有源阻尼的单相lcl型并网逆变器数学模型，并选择准比例谐振控制器作为电流控制器；

4、从频域的角度，分析准比例谐振控制器结合所述基于电容电流反馈有源阻尼的单相lcl型并网逆变器数学模型的频率特性，获得lcl滤波器和准比例谐振控制器在预设的特定频段下的等效变换公式；

5、获取开环频域指标，根据开环频域指标推导有源阻尼系数和控制器参数关于开环频域指标的约束表达式，并根据约束表达式绘制其边界曲线，获得满足预设期望要求的可取区域，其中，所述开环频域指标包括稳态误差、相位裕度、幅值裕度；

6、分析所述开环频域指标对有源阻尼系数和控制器参数的取值影响，生成最终参数，以使得并网逆变器具有优异的稳态和动态性能，进而优化逆变器并网系统的性能。

7、本发明还公开了机电能量变换器参数整定优化装置，包括：

8、数学模型建立单元，用于建立基于电容电流反馈有源阻尼的单相lcl型并网逆变器数学模型，并选择准比例谐振控制器作为电流控制器；

9、等效变换单元，用于从频域的角度，分析准比例谐振控制器结合所述基于电容电流反馈有源阻尼的单相lcl型并网逆变器数学模型的频率特性，获得lcl滤波器和准比例谐振控制器在预设的特定频段下的等效变换公式；

10、可取区域获取单元，用于获取开环频域指标，根据开环频域指标推导有源阻尼系数和控制器参数关于开环频域指标的约束表达式，并根据约束表达式绘制其边界曲线，获得满足预设期望要求的可取区域，其中，所述开环频域指标包括稳态误差、相位裕度、幅值裕度；

11、分析单元，用于分析所述开环频域指标对有源阻尼系数和控制器参数的取值影响，生成最终参数，以使得并网逆变器具有优异的稳态和动态性能，进而优化逆变器并网系统的性能。

12、本发明还公开了机电能量变换器参数整定优化设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任意一项所述的机电能量变换器参数整定优化方法。

13、本发明还公开了可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序能够被该存储介质所在设备的处理器执行，以实现如上任意一项所述的机电能量变换器参数整定优化方法。

14、综上所述，本实施例提供的机电能量变换器参数整定优化方法、装置、设备及介质，属于新能源逆变器并网技术领域，旨在解决因电容电流反馈系数与控制器参数(、)设计不佳导致两者叠加在一起的负相移造成并网逆变器不稳定运行的问题。所述方法包括如下步骤：s1、建立准比例谐振控制器结合电容电流有源阻尼的单相lcl型并网逆变器的数学模型；s2、从频域角度分析电容电流反馈有源阻尼系数和准比例谐振控制器参数对系统的稳定性影响；s3、结合开环频域指标合理计算各参数的约束表达式，直观的得到满足期望要求的可取区域。采用该频域整定方法可以在有效阻尼lcl滤波器谐振尖峰的同时保证并网逆变器稳定运行，而且有利于优化系统性能，使并网逆变器具有优异的稳态和动态性能。从而解决现有技术中的智准比例谐振控制器参数整定技术因有源阻尼系数与控制器参数设计不佳导致两者叠加在一起的负相移造成并网逆变器不稳定运行的问题。

技术特征：

1.机电能量变换器参数整定优化方法, 其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的机电能量变换器参数整定优化方法，其特征在于，建立基于电容电流反馈有源阻尼的单相lcl型并网逆变器数学模型，具体为：

3.根据权利要求2所述的机电能量变换器参数整定优化方法，其特征在于，建立基于电容电流反馈有源阻尼的单相lcl型并网逆变器数学模型，还包括：

4.根据权利要求2所述的机电能量变换器参数整定优化方法，其特征在于，从频域的角度，分析准比例谐振控制器结合所述基于电容电流反馈有源阻尼的单相lcl型并网逆变器数学模型的频率特性，获得lcl滤波器和准比例谐振控制器在预设的特定频段下的等效变换公式，具体为：

5.根据权利要求4所述的机电能量变换器参数整定优化方法，其特征在于，从频域的角度，分析准比例谐振控制器结合所述基于电容电流反馈有源阻尼的单相lcl型并网逆变器数学模型的频率特性，获得lcl滤波器和准比例谐振控制器在预设的特定频段下的等效变换公式，还包括：

6.根据权利要求4所述的机电能量变换器参数整定优化方法，其特征在于，获取开环频域指标，根据开环频域指标推导有源阻尼系数和控制器参数关于开环频域指标的约束表达式，并根据约束表达式绘制其边界曲线，获得满足预设期望要求的可取区域，具体为：

7.机电能量变换器参数整定优化装置，其特征在于，包括：

8.机电能量变换器参数整定优化设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任意一项所述的机电能量变换器参数整定优化方法。

9.可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序能够被该存储介质所在设备的处理器执行，以实现如权利要求1至6任意一项所述的机电能量变换器参数整定优化方法。

技术总结
本发明提供了机电能量变换器参数整定优化方法、装置、设备及介质，属于新能源逆变器并网技术领域，旨在解决因有源阻尼系数与控制器参数(、)设计不佳导致两者叠加在一起的负相移造成并网逆变器不稳定运行的问题。所述方法包括如下步骤：S1建立准比例谐振控制器结合电容电流有源阻尼的LCL型并网逆变器的数学模型；S2从频域角度分析电容电流反馈有源阻尼系数和准比例谐振控制器参数对系统的稳定性影响；S3结合开环频域指标合理计算各参数的约束表达式，直观的得到满足期望要求的可取区域。采用该频域整定方法可以在有效阻尼LCL滤波器谐振尖峰的同时保证并网逆变器稳定运行，而且有利于优化系统性能，使并网逆变器具有优异的稳态和动态性能。

技术研发人员：张达敏,黄金平,张强,曾汉超,郑雪钦,邱琰辉,李昱泽
受保护的技术使用者：厦门理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19