[发明专利]一种零误差高阶变流器的多频无源控制方法和系统

说明书

本发明提供了一种零误差高阶变流器的多频无源控制方法和系统，多频无源控制器通过多频无源控制数学模型输出电压谐波正余弦控制分量至脉冲宽度调制模块；脉冲宽度调制模块对电压谐波正余弦控制分量进行信号功率放大；高阶变流器更新滤波电容电压谐波正余弦分量，并反馈至多频无源控制器；本发明使用了一个多频无源控制器，降低了控制成本，控制参数和反馈量少，简化了控制过程，且降低了控制难度，实现了零误差控制；且极大的方便了多频无源控制器的数字化实现，实现了在被指定频率处对控制对象的灵活控制以及对控制对象的分相控制和单环控制，有效克服了利用传统无源控制理论设计无源控制器时其性能依赖控制对象模型精度的缺点。

技术领域

本发明涉及无源控制技术领域，具体涉及一种零误差高阶变流器的多频无源控制方法和系统。

背景技术

以往关于变流器的无源控制器设计研究，主要是针对低阶变流器而进行设计的，而且在三相变流器系统中进行无源控制器设计时，主要是在基波频率下经dq0坐标变换进行设的，此种设计不便于多频控制、分相控制和单环控制器设计。另外，传统无源控制器的稳态性能比较依赖控制对象数学模型的精度，在无法获得控制对象的精确数学模型时通过调节无源控制率中的控制参数仅能减小控制器的稳态误差，而不能消除稳态误差，尤其在实现多频率控制时，此现象尤为明显。

而针对高阶变流器的无源控制尤其是多频无源控制有待深入研究，现有的针对高阶变流器的多频无源控制过于复杂，其采用了级联型的无源控制方法，首先将高阶变流器的数学模型等效为两个低阶的数学模型级联，然后使用了两个无源控制器进行级联设计，进而将设计好的级联型无源控制器对高阶变流器进行控制，该方法使用的无源控制器数量较多，控制参数和反馈变量较多，控制成本高，控制过程复杂，难度大，且存在稳态误差。

发明内容

为了克服上述现有技术中控制成本高、过程复杂、难度大以及存在稳态误差的不足，本发明提供一种零误差高阶变流器的多频无源控制方法和系统，多频无源控制器基于预先设置的滤波电容电压谐波的正余弦分量指令值、高阶变流器反馈的滤波电容电压谐波正余弦分量和负载电流谐波正余弦分量，通过预先构建的多频无源控制数学模型输出电压谐波正余弦控制分量至脉冲宽度调制模块；脉冲宽度调制模块对多频无源控制器输出的电压谐波正余弦控制分量进行信号功率放大，并将信号功率放大后的电压谐波正余弦控制分量输出至高阶变流器；高阶变流器基于信号功率放大后的电压谐波正余弦控制分量更新滤波电容电压谐波正余弦分量，并将更新后的滤波电容电压谐波正余弦分量反馈至多频无源控制器；多频无源控制数学模型基于积分阻尼系数和积分时间构建，使用了一个多频无源控制器，降低了控制成本，控制参数和反馈量少，简化了控制过程，且降低了控制难度，实现了零误差控制。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明提供一种零误差高阶变流器的多频无源控制方法，包括：

多频无源控制器基于预先设置的滤波电容电压谐波的正余弦分量指令值、高阶变流器反馈的滤波电容电压谐波正余弦分量和负载电流谐波正余弦分量，通过预先构建的多频无源控制数学模型进行计算获得电压谐波正余弦控制分量，并将所述电压谐波正余弦控制分量输出至脉冲宽度调制模块；

脉冲宽度调制模块对多频无源控制器输出的电压谐波正余弦控制分量进行信号功率放大，并将信号功率放大后的电压谐波正余弦控制分量输出至高阶变流器；

高阶变流器基于信号功率放大后的电压谐波正余弦控制分量更新滤波电容电压谐波正余弦分量，并将更新后的滤波电容电压谐波正余弦分量反馈至多频无源控制器，继续进行计算获得电压谐波正余弦控制分量；

所述多频无源控制数学模型基于积分阻尼系数和积分时间构建。

所述多频无源控制器数学模型按下式构建：