[发明专利]一种复数滤波器锁相环的参数设计方法及系统

权利要求书

1.一种复数滤波器锁相环的参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：建立考虑复数滤波器的锁相环小扰动特性整体模型；

步骤S2：针对复数滤波器锁相环小扰动特性整体模型所包含的设计参数，设置约束条件，筛选有效参数；

步骤S3：将筛选的参数用于新能源并网系统中的复数滤波器锁相环的设计，从而降低新能源并网过程中的扰动和振荡，维持锁相环的锁相速度；

所述步骤S1包括以下子步骤：

步骤S1.1：将锁相环的输入电压信号在αβ坐标和dq坐标下表示；

在αβ坐标下表示为

其中，u_α、u_β为αβ坐标轴的电压分量，U₁为输入电压信号的幅值，θ₁为电网电压相位；

在dq坐标下表示为

其

其中u_dq、u_αβ为dq坐标、αβ坐标下电压的向量形式，ω_PLL为锁相环输出角频率，j为复数的虚部符号，t为时间，u_d、u_q为dq坐标轴的电压分量，e为旋转因子符号；

步骤S1.2：根据锁相环的控制框图建立ω_PLL、u_q、θ_PLL的关系式为：

式中θ_PLL为锁相环输出相位，“∫”为时域下的积分符号，k_p、k_i为锁相环的PI控制参数；

步骤S1.3：建立当电网受到电压小扰动时，锁相环控制回路中误差量的表达式为；

式中ω₁为电网基波角频率，Δu_dq为dq坐标下误差电压的向量形式，Δu_αβ为αβ坐标下误差电压的向量形式，Δω为角频率误差，U_αβ为αβ坐标下误差电压的稳态量；

步骤S1.4：根据锁相环的控制框图，建立锁相环的小信号模型表示式T_C(s)，

步骤S1.5：根据复数滤波器锁相环的控制框图，建立复数滤波器的传递函数H_C(s)，

式中ω_c为复数滤波器的截止频率，ω_shift为复数滤波器的中心频率，在锁相环中ω_shift＝ω₁；

步骤S1.6：根据复数滤波器的传递函数H_C(s)和锁相环的小信号模型T_C(s)得到复数滤波器锁相环的滤波特性F_CPLL(s)，

2.根据权利要求1所述的一种复数滤波器锁相环的参数设计方法，其特征在于：所述步骤S2中，将复数滤波器锁相环小扰动特性整体模型中ω_c、k_p、k_i作为设计参数，设计多个约束，筛选有效参数。

3.根据权利要求1所述的一种复数滤波器锁相环的参数设计方法，其特征在于：多个所述约束包括：

约束一：在ω_c、k_p、k_i三个参数下逆变器能够稳定运行且能够确保锁相环对多种谐波的抑制，此时传递函数F_CPLL(s)的最大幅值约等于1；

约束二：保证锁相速度，锁相环的带宽可以根据实际需求设定，设定复数滤波器锁相环的带宽大于n Hz，其中n为设定的常数；

约束三：锁相环控制系统的阻尼比不能偏离正常范围，即阻尼比大于等于0.5且小于等于0.9。

4.根据权利要求3所述的一种复数滤波器锁相环的参数设计方法，其特征在于：建立多个约束表达式为：

式中max为最大值符号，f_bd为带宽。