[发明专利]一种逆变器的电压电流双闭环控制系统PI参数配置方法

说明书

本发明公开了一种逆变器的电压电流双闭环控制系统PI参数配置方法，包括如下步骤：设置电流环的截止频率在逆变器开关频率对应的角频率的10％至20％的范围内，以满足工程上简化传递函数结构的条件，采用极点配置法整定电流环PI参数，引用变量n构造电流环闭环传递函数中零极点间的联系，通过近似因式分解法化简电流环闭环传递函数，用振荡指标法对电压环PI参数进行整定。从而解决使用典型系统配置法进行PI参数整定过程中因受到电感参数及电流参数限制而无法使用该方法的问题。

技术领域

本发明涉及新能源电力系统与微电网技术领域，具体来说，是一种逆变器的电压电流双闭环控制系统PI参数配置方法。

背景技术

新能源并网或孤岛运行时必须满足相关要求，如谐波含量，电压偏差，电压波动，电压闪变等。其中谐波含量一直以来都是研究的热点问题。新能源常采用LC/LCL滤波器进行滤波，但是无论是LC滤波器还是LCL滤波器都会产生一个很高的谐振峰值，通常解决的方法是采用无源阻尼法或有源阻尼法，无源阻尼即是在电容器中串联电阻来削弱谐振峰值，这种方法会降低系统的运行效率，还会因电阻发热影响系统运行的可靠性。有源阻尼则是通过增加控制系统的阻尼来实现的。由于这种方法将逆变器及滤波器看作被控对象，通过对输出的电压或电流进行控制使之能减小与参考值的误差，如果双闭环控制系统的PI参数设计不合理，可能会导致系统无法输出理想中的波形。但是目前关于电压电流双闭环控制系统PI参数配置方法均存在不同情况的问题，因此一种能够弥补原有方法缺陷的双闭环PI参数配置方法显得格外重要。

经检索，中国专利申请号为CN201610408203.3的专利，公开了一种采用粒子群算法计算电压电流双闭环控制器PI参数的方法，通过对电压、电流、有功功率、无功功率等状态的监测，通过粒子群算法进行迭代寻优，从而动态调节PI参数。上述专利中用于电压电流双闭环PI参数整定方法存在以下不足：在线计算对硬件的要求极高，并且在应用电压电流双闭环控制器进行新能源发电设备并网及孤岛运行的过程中会大量使用，采用这种方法会大大增加成本及设备的复杂度，也会降低系统运行的可靠性，另外无论采用粒子群算法还是遗传算法计算的结果都具有随机性，极容易陷入局部最优解。而传统方法均有不同的缺陷，如上述方法实际上是利用赫尔维茨判据及李纳德-戚帕特稳定判据的双闭环控制器参数设计方案。通过使特征方程等于零来构造赫尔维茨稳定判据所需的行列式，但是求解含参行列式的过程计算量偏大。所以，一般通过粒子群算法或遗传算法进行寻优。还有一种采用极点配置法进行参数整定的方法，由于忽略了一个闭环零点，参数配置需要反复试凑，且电流环必须采用P控制器，无法采用PI控制器。还有一种方法采用典型系统配置法，但是应用时会受到滤波器参数限制，导致无法满足工程上的近似化简。

发明内容

本发明的目的是提供一种逆变器的电压电流双闭环控制系统PI参数配置方法，是为了解决使用典型系统配置法进行PI参数整定过程中因受到电感参数及电流参数限制而无法使用该方法的问题。

本发明的目的是这样实现的：一种逆变器的电压电流双闭环控制系统PI参数配置方法，包括如下步骤：设置电流环的截止频率在逆变器开关频率对应的角频率的10％至20％的范围内，以满足工程上简化传递函数结构的条件，采用极点配置法整定电流环PI参数，引用变量n构造电流环闭环传递函数中零极点间的联系，通过近似因式分解法化简电流环闭环传递函数，用振荡指标法对电压环PI参数进行整定。

进一步地，提出了如下关系式：

式中，L₁和C分别代表逆变器侧滤波电感值及滤波电容值，ω_cc电流环的截止频率；

当满足上述关系式时，可认为输出电压U_od相对于电流环的输出U_d来说是一个较慢的扰动，LC滤波器的传递函数与输出电压U_od负反馈构成的闭环传递函数可近似等效为开环传递函数。