[发明专利]一种自适应变增益快速响应锁相环改进方法

权利要求书

1.一种自适应变增益快速响应锁相环改进方法，其特征在于，该方法包括以下步骤

步骤一：将三相静止坐标系中的电压ua、ub、uc转换为两相旋转坐标系中电压ud、uq；

步骤二：基于同步坐标系的锁相环非线性数学模型，得到含非线性鉴相环节的锁相环开环传递函数；

步骤三：根据步骤二得到的传递函数的开环截止频率ωc与输入偏差e的关系，构建变增益函数F(e)；

步骤四：利用步骤三中的变增益函数F(e)改造传统PI控制器，设计自适应积分增益代替原有的积分增益ki，得到自适应变增益锁相环系统；

步骤五：建立系统闭环等效线性模型，并进行时域分析。

2.根据权利要求1所述的自适应变增益快速响应锁相环改进方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：

将三相静止坐标系中的电网电压ua、ub、uc，通过Clark变换转换为两相静止坐标系中电压uα、uβ；

然后利用Park变换将uα、uβ转换为两相旋转坐标系下的ud、uq

其中为锁相环的输出角度反馈。

3.根据权利要求1或2所述的自适应变增益快速响应锁相环改进方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：

鉴相环节利用的方式实现，因此锁相环模型存在非线性部分Asine，其中，θ为A相电网电压角度，为角度偏差；，其中为同步坐标系下的电压矢量幅值。

4.从而得到非线性开环传递函数为

其中，θ为A相电网电压角度，为角度偏差；其中为同步坐标系下的电压矢量幅值，kp为锁相环系统的比例增益，ki为锁相环系统的积分增益，为非线性增益，随输入偏差变化而变化。

5.根据权利要求3所述的自适应变增益快速响应锁相环改进方法，其特征在于，所述步骤三具体包括：

将鉴相环节对输入偏差的影响考虑成为变增益项，利用频域分析截止频率ωc；

令偏差e由0~π变化，得到截止频率ωc与偏差e的关系曲线和变积分常数与偏差e关系曲线，两者均随着偏差e的增大而减小，系统非线性程度较大；在-π~0区间，关系曲线与0~π的曲线成镜像对称关系；

构建变增益函数F(e)

式中，k_c为调节系数。

6.根据权利要求4所述的自适应变增益快速响应锁相环改进方法，其特征在于，所述步骤四具体包括：

利用变增益函数对锁相环控制器的积分常数进行改造

式中，k_i为原锁相环系统的积分增益，k_c为自适应变增益锁相环系统的调节参数。

7.根据权利要求5所述的自适应变增益快速响应锁相环改进方法，其特征在于，所述步骤五具体包括：

建立系统闭环等效线性模型

自然频率ω_n与阻尼系数的关系式如下：

；

自适应积分增益明显小于传统锁相环的积分增益k_i，因此当代替k_i时，阻尼系数增大，自然频率相应减小，但是ω_n减小速度跟不上增大的速度；在欠阻尼情况下，系统的输入响应随着时间的增长最终衰减到稳态值，其衰减速度主要取决于衰减系数；通过调整调节系数k_c，尽可能增大欠阻尼系数，增大衰减速度，加快响应速度。