[发明专利]一种基于线性自抗扰技术的锁相环控制方法

说明书

本发明提供一种基于二阶线性自抗扰技术的锁相环控制方法，包括：将二阶线性自抗扰控制作为锁相环的控制器，并重新设计二阶线性自抗扰控制的系统增益，以得到在新的系统增益下，具有在电压不平衡波动时能输出稳定频率能力的自抗扰锁相环算法；重新设计二阶线性自抗扰控制的系统增益b₀，得到新的系统增益b₀'，是指根据计算得到的网侧电压不平衡波动程度，相应改变自抗扰锁相环的系统增益b₀的值，以抑制此时自抗扰锁相环输出中的波动分量。

技术领域

本发明涉及电网电压行为信号检测和电网负载谐波电流提取相关技术领域，特别是指一种适用于电网电压不平衡状态的锁相环。

背景技术

传统的基于同步旋转坐标系锁相环(Synchronous Reference Frame PLL，SRF-PLL)在三相电压平衡时能够很好得获得相位信息，但当电网电压发生跌落时，其输出的幅值、频率和相位信息存在波动和误差。原因是传统锁相环中PI控制在变量多，耦合强，或者存在强非线性、剧烈未知扰动、系统参数存在跳变的场合，难以取得理想控制效果。因此寻找一种新的更高性能的替代结构便显得更为必要和迫切。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种可以兼顾动态性能和能在电网电压跌落时的稳定输出的二阶线性自抗扰锁相环(LADRC-PLL)控制算法。本发明的技术方案如下：

一种基于二阶线性自抗扰技术的锁相环控制方法：将二阶线性自抗扰控制作为锁相环的控制器，并重新设计二阶线性自抗扰控制的系统增益b₀，以得到在新的系统增益b′₀下，具有在电压不平衡波动时能输出稳定频率能力的自抗扰锁相环算法，包括：

(1)所述的将二阶线性自抗扰控制作为锁相环的控制器，是指在选定二阶线性自抗扰控制器的观测器带宽ω_o和控制器带宽ω_c后，根据公式

确定余下的各参数，其中，β₁，β₂，β₃分别是对锁相环的输出x₁的估计值z₁、输出的微分x₂的估计值z₂和总扰动x₃的估计值z₃的系数，其中z₁、z₂、z₃由下式得到：

式中，u是二阶线性自抗扰控制器的中间变量；b₀为系统增益，通过b₀＝K_s/T²得到，其中Ks是被控对象的系统增益，T²是被控对象传递函数的时域增益；h是对扰动的微分。

设计自抗扰锁相环的控制律为：

其中v是所设计自抗扰锁相环的参考输入，即q轴分量u_q的参考值，取为0；k_p和k_d是控制器系数，其计算式如下式所示，其中ω_c控制器带宽，ζ为系统的阻尼系数：

(2)重新设计二阶线性自抗扰控制的系统增益b₀，得到新的系统增益b₀’，是指根据计算得到的网侧电压不平衡波动程度，相应改变自抗扰锁相环的系统增益b₀的值，以抑制此时自抗扰锁相环输出中的波动分量，其中，