一种抑制系统高频振荡的并网变换器电流自适应控制系统的制作方法_3

文档序号:9219185阅读:来源:国知局
1,输出信号为第一加权分 量yn_i。信号ekdq与信号1_通过第一乘法器1671相乘,其输出信号通过第二乘法器1673 与步长因子1672相乘,得到输出通过第八加法器1674与第(2M-1)延时算子1675的输出 信号相加,该输出作为第(2M-1)延时算子1675的输入信号,第(2M-1)延时算子1675的输 出信号与信号1_通过第三乘法器1676相乘既可得到权重调节单元167的输出信号yn_i。
[0039] 图4给出的自适应频段增益控制单元通过上述形式,可构成中心频率可以随输入 信号IMq变化的自适应陷波器,利用陷波器在特定频点增益较低,而其他频段增益为1的特 性,可实现对电流控制环路特定频段的增益调节。该算法利用数学公式可表述如下:
[0040]
(2)
[0041] e kdQ=E kdq-yk (3)
[0042] ?j(n+l) = 0^11) + ^ Ikdq(n-i) e kdq i = 0,l, ......,M_1 (4)
[0043] 式中M为横向滤波器的长度,该参数越大,则算法的收敛效果越好;常数y为步长 因子,该参数越小,则陷波器在相应频点处陷波越陡峭。这些一算法可在具有数据运算功能 的平台上实现,用于实现运算功能的芯片包括但不限于DSP、单片机/微控制器(MCU)、ARM 处理器等。
[0044] 使用了电流自适应控制算法的并网变流器在线运行中,当并网变流器与网络相互 作用并发生谐振时,并网变换器的滤波电容电流与滤波电感电流中谐波成份将显著增加, 且二者的谐波成份一致。通过检测旋转坐标系下滤波电容电流信号I Mq中的电流谐波成份, 可对指令内电势Ekdq*的谐波信号进行估计,从而使得自适应频段增益控制单元16输出的 设备内电势£_中的谐波含量显著下降。其表现出来的行为类似在该谐波频率处加装了 陷波器,通过陷波器可对该频点的电流控制开环增益进行相应的调节。其不同之处则在于, 该陷波器可根据滤波电容中电流谐波含量的不同,实时调节陷波器的中心频率点,进而使 并网变流器的电流控制器适应不同的电网谐振环境。
[0045] 图5为信号输出单元17的控制简图。参照图5所示,信号输出单元17包括:依次 连接的坐标变换单元171和PWM调制单元172。坐标变换单元171用于旋转dq坐标系下的 电量转换至静止abc坐标下,PWM调制单元172用于将变换器输出的指令电压转化为电力电 子变换器4的开关控制信号。明显地,信号输出单元17具有产生电力电子变换器4的开关 控制信号的作用。这种功能应有多种实现方式,在本实施例中,图5仅展现了其中一种实现 方式,对于该领域普通技术人员来说,可以容易地使用其他控制方式得到电力电子变换器4 的开关控制信号。因此,图5所示并不是限定此种方法,仅作为本单元的一种可能的实施方 式。
[0046] 本发明提供一种可以抑制系统高频振荡的并网变换器电流自适应控制方法,可用 于并网变流器的电流控制。具体而言,本发明是设计一种可根据变流器滤波电容电流谐波 成份含量,对电流环开环传递函数特定频段增益自适应调节的算法,以防止变流器电流控 制环与网络中潜在的谐振发生相互作用,导致系统产生高频振荡。这是一种可以抑制由变 流器电流控制产生高频振荡的控制算法。
[0047] 本发明实施例提供的并网变换器电流自适应控制方法包括下述步骤:
[0048] S1:通过利用坐标变换将静止坐标系中的三相滤波电容电流信号转换至旋转dq 坐标系中,而后利用高通滤波器滤除包括基频分量在内的低频成份,从而获得滤波器中旋 转坐标系下滤波电容电流IMq*的谐波成分;
[0049] S2:当旋转坐标系下滤波电容电流1_中的谐波成分超过基波成份的2%~4% 时,将该谐波电流成份送至自适应频段增益控制单元作为参考信号,通过文献"Adaptive Noise Canceling Applied to Sinusoidal Interferences"中提出的基于最小均方差的自 适应算法实现自适应调节,对该谐波频率点处控制器环路增益进行调节,以防止电网谐振 条件下控制造成的谐波失稳。
[0050] 明显地,当变流器与电网发生谐振时,滤波电容上流过的电流将包含该谐振频率 处的谐波电流,进而触发自适应滤波器调整陷波器的中心频率,以改变变流器在该频点处 的控制环增益。需要指出的是,该自适应增益调节行为不仅仅针对单一谐振频率点。该算 法可以针对多个同时存在的谐振频率点进行控制器环路增益的调节。
[0051] 本发明提出了一种抑制系统高频振荡的并网变换器电流控制方法;该方法包括一 种基于自适应电流控制环增益调节器,通过检测变流器通过滤波电容的电流谐波分量,激 发自适应电流控制环增益调节器调节谐波相应频点的陷波器,降低电流控制器在该频点的 增益。实现变流器的稳定并网运行。
[0052] 本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以 限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含 在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种抑制系统高频振荡的并网变换器电流自适应控制系统,其特征在于,包括信号 测量单元(14)、电流矢量控制单元(15)、自适应频段增益控制单元(16)和信号输出单元 (17); 所述信号测量单元(14)的输入端用于连接至滤波器(3)的输出端;所述信号测量单元 (14)用于采集S相静止坐标系下滤波电容电压Veab。、^相静止坐标系下滤波电感电流 和=相静止坐标系下滤波电容电流leab。,并输出旋转坐标系下滤波电容电压Ved。、旋转坐标 系下滤波电感电流lu。、旋转坐标系下滤波电容电流led。和电网相角信号0 ; 所述电流矢量控制单元(15)的第一输入端用于接收d轴电流指令值第二输入端 用于接收q轴电流指令值 <,第=输入端连接至所述信号测量单元(14)的第一输出端,第 四输入端连接至所述信号测量单元(14)的第二输出端;所述电流矢量控制单元(15)用于 根据所述d轴电流指令值.所述q轴电流指令值/;、所述旋转坐标系下滤波电容电压V。。。 和所述旋转坐标系下滤波电感电流lu。获得指令内电势Ekd。; 所述自适应频段增益控制单元(16)的第一输入端连接至所述电流矢量控制单元(15) 的输出端,所述自适应频段增益控制单元(16)的第二输入端连接至所述信号测量单元 (14)的第S输出端;所述自适应频段增益控制单元(16)用于根据所述指令内电势Ekd。和所 述旋转坐标系下滤波电容电流led。获得设备内电势ekd。; 所述信号输出单元(17)的第一输入端连接至所述自适应频段增益控制单元(16)的输 出端,所述信号输出单元(17)的第二输入端连接至信号测量单元(14)的第四输出端,所述 信号输出单元(17)的输出端用于连接至电力电子变换器(4)的控制端;所述信号输出单元 (17)用于根据所述设备内电势Ekd。和所述电网相角信号0获得PWM驱动信号。2. 如权利要求1所述的并网变换器电流自适应控制系统,其特征在于,所述信号测量 单元(14)包括第一坐标变换器(141)、第二坐标变换器(146)、第=坐标变换器(148)、第 一PI控制器(142)、第一低通滤波器(145)、第二低通滤波器(147)、高通滤波器(149)、第 一加法器(143)和积分器(144); 所述第一坐标变换器(141)的第一输入端接收=相静止坐标系下滤波电容电压Vc3b。, 所述第一坐标变换器(141)的第二输入端连接至所述积分器(144)的输出端; 所述第一PI控制器(142)的输入端连接至所述第一坐标变换器(141)的第一输出端; 所述第一加法器(143)的第一输入端连接至所述第一PI控制器(142)的输出端,所述 第一加法器(143)的第二输入端连接至100 31 ; 所述积分器(144)的输入端连接至所述第一加法器(143)的输出端,所述积分器(144) 的输出端作为所述信号测量单元(14)的第
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