[发明专利]提高光纤电流互感器系统动态性能的闭环控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及光纤电流互感器领域，尤其涉及一种提高光纤电流互感器系统动态性能的闭环控制装置。 

背景技术

随着电流互感器技术的发展，光纤电流互感器已经得到了越来越多的应用，由于其采用光纤作为信号感应和传输的媒介，不仅具有绝缘性能好、受电磁干扰影响小的优势，而且还有结构简单、体积小、质量轻，制造成本低等独特优势。近十几年来受到国内外研究人员的重视。 

然而随着电力系统的发展，对电流互感器的动态范围和频率响应范围等动态性能的要求也是越来越高，因此改善光纤电流互感器的闭环控制算法，减少系统相位延迟、提高系统的动态性能成为目前需要解决的问题，如图1所示为现有技术中等效的光纤电流互感器系统方框示意图，图中： 

r为系统输入信号；u为系统的反馈控制变量；y为系统的输出信号；e为系统的误差信号；k₁和k₂为等效的光纤电流互感器的系统参数；而D(z)为等效的积分环节，也就是控制器部分。当该D(z)为一阶积分环节时，即 时，从实际应用中发现系统的动态调节能力较差，并且从自动控制理论上分析，这种情况下的闭环光纤电流互感器系统的稳态输出不能无静差的跟踪速度信号，也就是说系统的动态性能指标较差。由此可见，按照现有的控制器设计方案，系统的动态调节能力较差。 

发明内容

本发明实施方式所要解决的技术问题在于提供一种提高光纤电流互感器系统动态性能的闭环控制方法及装置，能够提高光纤电流互感器系统对输入阶跃信号的响应速度、减少上升时间，系统还能够无静差的跟踪速度信号，改善了系统的动态性能。 

本发明实施方式提供了一种提高光纤电流互感器系统动态性能的闭环控制方法，包括： 

按照光纤电流互感器系统的性能指标要求，并根据最优控制理论来获得系统的二阶反馈控制增益阵； 

然后由所述二阶反馈控制增益阵求得系统反馈控制变量； 

利用所述反馈控制变量得到的二阶控制器对光纤电流互感器系统的输入信号进行处理。 

所述光纤电流互感器系统的性能指标要求具体是：根据光纤电流互感器系统的使用需求而预先设定的指标。 

所述根据最优控制理论来获得系统的二阶反馈控制增益阵，具体包括： 

根据最优控制理论得出矩阵黎卡提代数方程，求解所述黎卡提方程得出系统的二阶反馈控制增益阵。 

所述系统的二阶反馈控制增益阵具体为： 

L＝(R+B^TKB)^-1B^TKA 

其中，A为系统的状态矩阵，B为系统的输入矩阵，K为黎卡提矩阵，R为描述系统性能指标的常数矩阵，L为二阶反馈控制增益阵。 

本发明实施方式还提供了一种提高光纤电流互感器系统动态性能的闭环控制装置，包括： 

反馈控制变量获得单元，设置于光纤电流互感器系统的控制器上，用于按照光纤电流互感器系统的性能指标要求，并根据最优控制理论来获得系统的二阶反馈控制增益阵，然后由所述二阶反馈控制增益阵求得系统反馈控制变量； 

二阶反馈控制单元，设置于光纤电流互感器系统的控制器上，用于利用所 获得的反馈控制变量对光纤电流互感器系统的输入信号进行处理。 

所述反馈控制变量获得单元具体包括： 

反馈控制变量求解模块，用于根据系统的性能指标和最优控制理论得出矩阵黎卡提代数方程，求解所述黎卡提方程得出系统的二阶反馈控制增益阵，并由所述二阶反馈控制增益阵求得系统反馈控制变量。 

由上述所提供的技术方案可以看出，首先按照光纤电流互感器系统的性能指标要求，并根据最优控制理论来获得系统的二阶反馈控制增益阵；然后由所述二阶反馈控制增益阵求得系统反馈控制变量，进而得到系统的二阶控制器来对光纤电流互感器系统的输入信号进行处理。这样通过该二阶控制器就可以提高光纤电流互感器系统对输入阶跃信号的响应速度、减少上升时间，系统稳态时还能够无静差的跟踪速度信号，改善了系统的动态性能。 

附图说明

图1为现有技术中光纤电流互感器系统的方框结构示意图； 

图2为本发明实施方式所提供方法的流程示意图； 

图3为现有技术中一阶系统的阶跃输入仿真示意图； 

图4为现有技术中一阶系统的速度输入仿真示意图； 

图5为本发明实施方式所述二阶控制器的阶跃输入仿真示意图； 

图6为本发明实施方式所述二阶控制器的速度输入仿真示意图；