[发明专利]一种并网变流器电流比例重复控制的暂态响应改善方法

说明书

本发明公开了并网变流器领域内的一种并网变流器电流比例重复控制的暂态响应改善方法，包括以下步骤：1）确定误差阀值，根据单一比例控制时系统稳态误差的大小确定误差阈值；2）选择输出控制量，根据误差绝对值的大小来选择是否更新重复控制器的输出控制量；当误差绝对值小于误差阈值时引入重复控制，根据当前误差执行重复控制算法，更新重复控制器的输出控制量；反之则屏蔽输入到重复控制器的误差信号，并且不更新重复控制器的输出控制量，本发明大幅减小了并网变流器采用比例重复控制时由于两者响应速度不同而引起的暂态过程中输出电流出现的周期性跳变，可用于变流器控制中。

技术领域

本发明涉及一种并网变流器，特别涉及一种并网变流器电流控制方法。

背景技术

目前在并网变流器电流控制中应用较多的主要有比例积分（PI）控制器、比例谐振（PR）控制器和重复（RC）控制器。PI控制器算法最为简单，但是其无法在自然坐标系下对交流量进行无静差跟踪，因此多应用于同步旋转坐标系下的控制，此时需进行多次三角函数运算，增大了 控制系统的复杂性。PR控制器可在自然坐标系下仅能实现对谐振频率下交流量的无静差跟踪，对于诸如有源滤波器类的变流器，由于其指令电流中通常包含多个频率成分的信号，因此需采用多个PR控制器并联，这会减小系统的稳定裕度。此外，即使指令电流中仅含有单一成分的频率信号，为了提高系统对电网电压背景谐波的抑制能力，改善并网电流质量，通常也需采用多个PR控制器并联的结构，使得控制器参数的设计十分复杂。基于内模原理的重复控制器在自然坐标系下对工频整数倍频率的信号均具有较强的跟踪能力（使得系统的稳态误差较小），同时对工频整数倍频率的电网电压背景谐波具有较强的抑制能力（使得系统的抗扰性能较好），为此，近年来RC控制器在并网变流器电流控制中的应用越来越广泛。

由于RC控制本质上属于延时控制，因此为了保证系统的响应速度，通常与比例（P）控制器并联使用，P控制器与RC控制器响应速度的不同使得两者之间存在耦合，导致在暂态过程中并网电流易于出现周期性的跳变，不仅会影响到暂态过程中输出电流的质量，而且可能会给系统带来较大冲击，尤其是指令电流变化幅度较大时这种现象更加明显。

现有技术中的一种方案是通过对输入至RC控制器的误差进行限幅来实现，但是需要根据RC控制器在稳态时的输出量来选择限幅值，在仿真中观察RC控制器的稳态输出量较为方便，但是在实验中需借助调试软件或其他手段才能观察到RC控制器的稳态输出量，这使得采用实验法确定限幅值时较为困难。此外，RC控制器在稳态时的输出量随着运行工况的变化而变化，这给限幅值的选择带来很大困难。

现有技术中的另一种方案是通过引入动态延迟处理模块对指令信号进行动态延迟处理，减小RC控制器接受的误差峰值来实现，但是该方案中动态延迟拍数的选择与系统的电磁时间常数有关，使得动态延迟拍数的设计较为复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种并网变流器电流比例重复控制的暂态响应改善方法，即能显著改善由于比例和重复控制器响应速度不同而导致暂态过程中并网电流出现的周期性跳变，又具有参数设计和算法简单的特点。

本发明的目的是这样实现的：一种并网变流器电流比例重复控制的暂态响应改善方法，包括以下步骤：

1）确定误差阀值，根据单一比例控制时系统稳态误差的大小确定误差阈值；

2）选择输出控制量，根据误差绝对值的大小来选择是否更新重复控制器的输出控制量；当误差绝对值小于误差阈值时引入重复控制，根据当前误差执行重复控制算法，更新重复控制器的输出控制量；反之则屏蔽输入到重复控制器的误差信号，并且不更新重复控制器的输出控制量。

作为本发明的进一步限定，所述误差为控制器设定输入值与实际输出值之间的差值，所述误差阀值=|最大差值|+|最大差值×（5%-10%）|。

作为本发明的进一步限定，步骤2）中不更新重复控制器的输出控制量为：将重复控制器在上一工频周期该时刻的输出控制量作为当前时刻的输出控制量。