[发明专利]基于自抗扰控制的动态电压恢复器控制系统

说明书

(一)技术领域：

本发明属于电力系统电力电子技术领域，是一种基于自抗扰控制的动态电压恢复器控制系统。

(二)背景技术：

动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer，DVR)是一种串接于系统电源和重要负荷之间电压补偿装置。当系统发生电压跌落时，DVR瞬间投入运行，相当于串联一个补偿电压源，能在很短的时间(几个毫秒)内将负荷端电压恢复到正常值，被公认为目前解决电压跌落问题最经济、有效的装置。随着用户对电压质量要求的提高，传统的动态电压恢复器控制系统无论是控制速度还是控制精度上都无法满足补偿要求，且大多存在以下问题：1、通过检测系统电压控制触发脉冲，忽略了补偿时直流电容电压下降，输出补偿电压精度低，稳定性差；2、即使加上直流电容电压反馈控制，当误差出现后需用几个周期去消除误差，控制精度和速度受到很大影响；3、硬件电路结构复杂、调试困难、抗干扰能力差和存在温度漂移等缺点。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种基于自抗扰控制的动态电压恢复器控制系统，它结合先进的自抗扰控制技术，可较好的克服上述传统控制系统的缺点，是一种响应速度快、控制精度高、鲁棒性好的控制系统。

本发明的技术方案：一种基于自抗扰控制的动态电压恢复器控制系统，

其特征在于它是由电压检测与比较电路、单相自抗扰控制器、功率驱动电路、功率开关电路以及耦合变压器构成；所说的电压检测与比较电路的输入端连接系统电源电压和直流储能电容电压，经过处理后输出比较信号送给自抗扰控制器，自抗扰控制器的输出信号接入功率驱动电路，经功率驱动电路放大后输出触发脉冲控制功率开关电路的导通，从而输出一个补偿电压，经耦合变压器变压后来维持负荷端电压的稳定。

上述所说的电压检测与比较电路是由电压检测采样电路、标准信号发生器、比较器组成；系统电源电压和直流电容电压输入电压检测采样电路，输出信号分两路，其中一路连接比较器第一输入端，另外一路连接标准信号发生器的过零比较器，输出信号连接比较器第二输入端。

上述所说的电压检测与比较电路中的电压检测采样电路由系统电源电压检测采样电路、储能直流电容电压检测采样电路组成，所说的系统电源电压检测采样电路由电压互感器采集系统电源电压连接运算放大器输出一个幅值与输入电压成比例的3～5V电压；所说的储能直流电容电压检测采样电路具有相同连接。

上述所说的电压检测与比较电路中的标准信号发生器由过零比较器，有源低通滤波器，以及幅度稳定控制电路组成。电压检测采样电路输出信号经过零比较器后连接有源低通滤波器，经有源低通滤波器滤除谐波后连接幅度稳定控制电路保持信号幅度稳定。

上述所说的单相自抗扰控制器是由跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性组合和扰动补偿组成；电压检测与比较电路输出信号连接跟踪微分器，跟踪微分器输出两路信号与扩张状态观测器输出两路信号比较后输入到非线性组合；非线性组合输出一个控制信号再与扰动补偿输出信号相减后得到一个自抗扰控制器输出信号；自抗扰控制器输出信号触发功率驱动电路。

上述所说的功率驱动电路包括光电隔离电路和功率放大电路，分别由光电耦合器和功率放大器组成；功率驱动管电路将输入脉冲信号经光电隔离、三极管进行放大，提供给功率开关电路，对动态电压恢复器输出电压进行控制。

上述所说的功率开关电路包括：单相回路中的4个IGBT单元，三相共计12个IGBT单元，它们的控制信号来自功率驱动电路。

本发明的工作原理：检测电路检测电源电压v_s、直流电容电压v_d并经过处理后得到相应的检测值v_s′，v_d′；跟踪微分器的参考输入v0产生2个输出v1和v2，其中v1为参考输入v0的跟踪信号，是根据对象能力与控制需要安排的光滑过渡过程，v2为v1的微分；扩张状态观测器由系统输出y(t)产生3个信号：z1，z2和z3。其中z1为y(t)的跟踪信号，z2为z1的微分信号，z3为对系统模型和外扰动的估计。非线性组合器由偏差，和微分偏差产生基本非线性PD控制量，然后用z3补偿总扰动而产生最终控制量，其中b0为控制量系数。根据自抗扰控制原理可知，在控制器参数确定后，对外界扰动具有很强的适应性，因此，采用自抗扰控制的动态电压恢复器有非常好的动态特性和跟踪效果。