[发明专利]一种电能质量综合管理器的PI优化控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种电能质量综合管理器的PI优化控制方法及装置，所述方法包括：采用用于根据周期对每个采样点的误差进行逐个积分的递推PI控制器对电能质量综合管理器进行控制；本发明的优点在于：采用用于根据周期对每个采样点的误差进行逐个积分的递推PI控制器对电能质量综合管理器进行控制，该控制的作用可以视为N个互相独立工作的传统PI控制器同时响应，理论上可以实现对指令的无差跟踪，因此能够大大提高电能质量综合管理器的控制系统的动态响应能力。

技术领域

本发明涉及电能质量综合管理器的优化控制领域，更具体涉及一种电能质量综合管理器的PI优化控制方法及装置。

背景技术

电能质量综合管理器是一种用于动态治理配网三相不平衡、补偿无功的新型电力电子装置，它能够根据配网用户由于不同时间段或不同负荷导致的配网三相不平衡电流，利用控制算法分离出不平衡电流的正负零序及无功，通过控制功率器件IGBT的开通与关断，使逆变器发出与之相反的抵消电流，达到消除不平衡及补偿无功的作用。

电能质量综合管理器的控制策略采用的是电压外环和电流内环的双闭环策略，电压外环实现自稳压。电流内环实现对电流指令信号的实时跟踪。电能质量综合管理器可同时抑制电流谐波、无功和三相电流不平衡，即其电流环指令信号中含有高次分量，PI控制的电流环不能对其进行无静差跟踪。此时可采用PI串联重复控制的方式，即电流指令信号除误差信号外，还叠加了一个“过去的控制误差”，该误差是上一个周期该时刻的控制误差。把上一次运行时的误差反映到现在，和“现在的误差”一起加到电流指令信号进行控制，这种控制方式，误差重复被使用，称为重复控制。经过几个周期的重复控制之后可以大大提高系统的跟踪精度，改善系统品质。这种控制方法不仅适用于跟踪周期性输入信号，也可以抑制周期性干扰。

重复控制的引入可提升电能质量综合管理器对重复性信号的跟踪能力，但会影响到负载突变时的动态响应能力。电能质量综合管理器的动态响应能力主要取决于指令信号突变后一个周期内PI(比例积分)控制器的控制性能，但是由于PI控制器对交流信号跟踪能力不足，在这一个周期里会有较大误差，所以为了进一步提高其动态响应能力，需要对PI控制器进行优化设计。百度学术2020年12月26日公开了文献《配电网电能质量综合治理控制策略研究》，其主要内容是采用底层和应用层两层控制技术，底层控制以直接电流控制技术为核心，其负责将指定的内环电流和霍尔采样电流进行PI反馈运算以后叠加到前馈电压中，用于电流的稳定控制。应用层控制用于生成指令电流，目的是将被控系统中的治理方案进行解耦，并融合有功电流、无功电流、谐波电流3个电流，最终得到合成的指令电流，并将得到和合成电流进行最终限幅以防止电能质量综合优化装置内部的电力电子器件过流。但是该文献没有对PI控制器进行优化设计，不能提高电能质量综合管理器的控制系统的动态响应能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术缺乏应用于电能质量综合管理器的PI控制器优化控制方法，导致难以提高电能质量综合管理器的控制系统的动态响应能力。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种电能质量综合管理器的PI优化控制方法，所述方法包括：采用用于根据周期对每个采样点的误差进行逐个积分的递推PI控制器对电能质量综合管理器进行控制。

传统的PI控制器传递函数为

其中，K_P为比例系数,K_I为积分系数。

所述递推PI控制器对输入误差的传递函数为

其中，Nt表示基波周期，e⁽⁾表示以e为底的指数函数，s表示变量。

所述递推PI控制器的闭环传递函数为

所述递推PI控制器的频率响应为