CN102214921A - 基于重复控制策略的电流波形控制方法 - Google Patents

基于重复控制策略的电流波形控制方法 Download PDF

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孙邦伍
张海波
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Abstract

本发明公开了一种基于重复控制策略的电流波形控制方法，基于重复信号发生器内模的重复控制，不论输入信号波形如何，只要是以基波周期重复出现，该内模的输出就是对输入信号的逐周期累加。所述重复信号发生器，是即使输入衰减至零，该内模仍然会持续不断地逐周期重复输出与上周期波形相同的信号。当这样一个环节被置于反馈控制系统的前向通道时，它起到的作用与积分环节相似：都是对误差的一种累加效果。只是重复信号发生器是对误差进行以周期为步长的累加。当指令波形和反馈波形不一致时，控制量(即PWM调制信号)幅度会逐周期、无限制地增长。因此若系统是稳定的，则可以断定稳态时波形误差应为零。

Description

基于重复控制策略的电流波形控制方法
技术领域
本发明属于并网发电系统技术领域，具体而言，涉及到光伏并网电源的核心控制设备。
背景技术
光伏并网电源是并网发电系统的核心控制设备，它将太阳能发出的直流电力逆变成交流电力最大限度馈送入电网。该并网电源采用美国TI 公司32 位专用DSP 芯片控制，主电路采用德国最先进的智能功率IGBT 模块（IPM）组装，并采用电流控制型PWM 有源逆变技术。该电源克服了晶闸管有源逆变的一切弊病，可靠性高，保护功能全，且具有电网侧高功率因数正弦波电流、无谐波污染供电等特点。
发明内容
本发明的目的在于提供基于重复控制策略的电流波形控制技术，本发明采用的技术方案：一种基于重复控制策略的电流波形控制方法，其特征在于：基于重复信号发生器内模的重复控制，不论输入信号波形如何，只要是以基波周期重复出现，该内模的输出就是对输入信号的逐周期累加。
上述的基于重复控制策略的电流波形控制方法，其进一步特征在于：所述重复信号发生器，是即使输入衰减至零，该内模仍然会持续不断地逐周期重复输出与上周期波形相同的信号；当指令波形和反馈波形不一致时，控制量(即PWM调制信号) 幅度会逐周期、无限制地增长。
本发明的有益效果：数字化DSP控制；原装进口智能功率模块组装；MPPT控制，适时追踪光伏的最大输出功率；纯正弦波输出，自动同步电网，电流谐波含量小，对电网无污染、无冲击；扰动检查技术，实现反孤岛运行控制；控制部分是采用高速度的微处理器为核心的控制部件，具有输出过载，输出高、低电压保护动作快，抗干扰能力强，稳压精度高等特性；输出短路保护，采用输出回路检测保护和模块饱和压降检测等双重保护，从而大大提高短路保护的可靠性；逆变器输出部分装有射频滤波器，使逆变器所带的负载（电网）免受高频谐波的干扰；友好的人机接口界面，通过触摸式显示面板就能很清楚的了解系统的运行状态。比如：直流侧电压、电流、网侧电压、电流、频率等参数都能显示；有各种报警功能，比如有电网异常等报警，输出欠过压报警等等；具有直流输入手动分断开关，交流电网手动分断开关，开关机操作按钮等；适应严酷的电网环境；具有接地检测及保护功能（对地电阻监测和报警功能）等，并相应给出各保护功能动作的条件和工况（即何时保护动作、保护时间、自恢复时间等）。
附图说明
图1为本发明实施例的重复信号发生器内模其S域形式。
图2为本发明实施例中的重复控制器的示意图。
具体实施方式
下面以结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的工作原理：并网逆变器波形控制是一个指令呈正弦函数变化的伺服系统，而不是一个恒值调节系统，至于并网系统的扰动是电网电压也是正弦周期变化的，在静止ABC和αβ坐标系下引入积分控制的效果是有限的，无论是对指令还是扰动都不可能实现无静差，另外，像死区应这样的非线性因素以及电网电压中含的低次谐波分量，都可以等效为多重谐波扰动的叠加。尽管扰动信号的频率多种多样，但如果对其做正弦函数傅里叶分解就可以看到，其中蕴含了基波以及基波频率整数倍的多重谐波，它们都服从一个共同特征，即：在每一个基波周期都以完全相同的波形重复出现。由于以上原因，基于内模原理的重复控制利用一种“重复信号发生器”内模其S域形式为图1。
这是一个周期延迟正反馈环节。不论输入信号波形如何，只要是以基波周期重复出现，该内模的输出就是对输入信号的逐周期累加。之所以称其为重复信号发生器，是因为即使输入衰减至零，该内模仍然会持续不断地逐周期重复输出与上周期波形相同的信号。所以，当这样一个环节被置于反馈控制系统的前向通道时，它起到的作用与积分环节相似：都是对误差的一种累加效果。只是重复信号发生器是对误差进行以周期为步长的累加。与积分控制的机理类似，当指令波形和反馈波形不一致时，控制量(即PWM调制信号)幅度会逐周期、无限制地增长。因此若系统是稳定的，则可以断定稳态时波形误差应为零。
本发明实施例的重复控制器的设计主要考虑系统稳定性。重复控制器结构如图2所示，图中Q（z）取为小于1的常数或低通滤波器，以减弱重复控制器的积分作用，提高稳定性。补偿器 C( z ) 是重复控制器中最重要的部分，用来抵消控制对象的谐振峰值、提高前向通道的高频衰减特性。考虑到并网逆变器输出滤波器的特性，本设计中取C( z )为小于1的常数。
另外，在重复控制器通道还需补偿滤波器和补偿器C（z）等环节引起的不同频率信号的不同相移。这项工作可由环节实现。该环节的存在使系统下一周期的控制作用具有一定的超前性。
综上，上述的实施例并不能穷尽发明涉及的所有情况，技术人员很容易根据本发明的思路进行设计和扩展，得出丰富的实施例，在此就不再进行罗列了。虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例和附图并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的为准。

Claims (4)

1.一种基于重复控制策略的电流波形控制方法，其特征在于：基于重复信号发生器内模的重复控制，不论输入信号波形如何，只要是以基波周期重复出现，该内模的输出就是对输入信号的逐周期累加。
2.根据权利要求1所述的基于重复控制策略的电流波形控制方法，其特征在于：所述重复信号发生器，是即使输入衰减至零，该内模仍然会持续不断地逐周期重复输出与上周期波形相同的信号。
3.根据权利要求2所述的基于重复控制策略的电流波形控制方法，其特征在于：当指令波形和反馈波形不一致时，控制量幅度会逐周期、无限制地增长。
4.根据权利要求3所述的基于重复控制策略的电流波形控制方法，其特征在于：所述控制量即PWM调制信号。
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