CN111697623A - 一种基于二阶广义积分器的母线电压控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于二阶广义积分器的母线电压控制方法，它涉及单相逆变器母线电压控制技术领域。它包括以下操作步骤：将母线电压的电网倍频分量在二阶广义积分器中被提取出来，在后续计算电压环换控制器的输入中此分量给有效去除，这样即使为了提升系统的动态响应特性而提高电压环控制器的截止频率也不会造成将电网倍频分量引入电流环的问题。进一步，二阶广义积分器需要基于当前电网频率设计，考虑到实际电网频率的波动，将锁相环给出的频率反馈给二阶广义积分器来实现动态调节，可以实时根据电网频率调整参数进而达到最好的抑制效果。采用上述技术方案后，本发明有益效果为：能够既实现快速的母线电压控制，又避免电网倍频纹波被带入到电流环中。

Description

一种基于二阶广义积分器的母线电压控制方法
技术领域
本发明涉及单相逆变器母线电压控制技术领域，具体涉及一种基于二阶广义积分器的母线电压控制方法。
背景技术
目前主要的单相并网逆变器交流侧采用双闭环控制(电压环和电流环)，电压环控制母线电压，电流环控制并网电流。对于电压环的控制一般选择参考母线电压和实际母线电压的差值作为控制器的输入，经过一个PI控制器转换为并网电流的参考值，以此作为电流环的输入。双闭环控制系统可以保证稳定的母线电压和稳定的功率输出。
对于单相逆变器，由于输出功率必然存在电网倍频(100Hz，对于50Hz的电网)的波动，即使逆变器的输入功率恒定，在母线电压上也一定会有一个电网倍频的纹波，这对于电压环的控制造成了不利的影响。对于电压环的控制，既希望能够实现快速的功率响应以应对功率的变化，又希望能够把电网倍频的纹波过滤掉避免引入到电流环中，这对于传统的控制策略是矛盾的。为了实现快速的响应特性，就必须提高控制器的截止频率，因而造成母线纹波引入到电流环。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种基于二阶广义积分器的母线电压控制方法；能够既实现快速的母线电压控制，又避免电网倍频纹波被带入到电流环中。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：它包括以下操作步骤：将母线电压的电网倍频分量在二阶广义积分器中被提取出来，在后续计算电压环换控制器的输入中此分量给有效去除，这样即使为了提升系统的动态响应特性而提高电压环控制器的截止频率也不会造成将电网倍频分量引入电流环的问题。
更进一步，二阶广义积分器需要基于当前的电网频率去设计，考虑到实际电网频率的波动，将锁相环给出的频率反馈给二阶广义积分器来实现动态调节，可以实时根据电网频率调整参数进而达到最好的抑制效果。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：对比使用传统控制方法和基于二阶广义积分器的母线电压控制方法的并网电流参考波形的谐波含量，可以看到在使用传统方法时，谐波含量达到6％，而使用基于二阶广义积分器的母线电压控制时，谐波含量降低到了0.6％左右。这说明基于二阶广义积分器的母线电压控制可以有效的抑制电压环中倍频纹波的大小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是传统的电压环控制环路示意图；
图2是基于二阶广义积分器的母线电压控制方法示意图；
图3是本发明中控制方法更新后的系统框图；
图4是使用传统的控制方式时谐波含量示意图；
图5是使用基于二阶广义积分器的母线电压控制方法的谐波含量示意图。
具体实施方式
参看图1-图5所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包括以下操作步骤：将母线电压的电网倍频分量在二阶广义积分器中被提取出来，在后续计算电压环换控制器的输入中此分量给有效去除，这样即使为了提升系统的动态响应特性而提高电压环控制器的截止频率也不会造成将电网倍频分量引入电流环的问题。
更进一步，二阶广义积分器需要基于当前的电网频率去设计，考虑到实际电网频率的波动，将锁相环给出的频率反馈给二阶广义积分器来实现动态调节，可以实时根据电网频率调整参数进而达到最好的抑制效果。
本发明所述的一种基于二阶广义积分器的母线电压控制方法还包括以下步骤：1、锁相环设计：锁相环可以采用硬件相位捕获，也可以使用软件锁相环，重点在于对于电网频率稳定可靠的获得；
2、二阶广义积分器设计：采用如下形式
Figure BDA0002554221160000031
其中ω0＝2πf，f为电网频率。
3、电压环控制器设计：采用传统的PI调节器，根据动态性能的需求，设定PI调节器的截止频率。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种基于二阶广义积分器的母线电压控制方法，其特征在于：它包括以下操作步骤：将母线电压的电网倍频分量在二阶广义积分器中被提取出来，在后续计算电压环换控制器的输入中此分量给有效去除，这样即使为了提升系统的动态响应特性而提高电压环控制器的截止频率也不会造成将电网倍频分量引入电流环的问题；
更进一步，二阶广义积分器需要基于当前的电网频率去设计，考虑到实际电网频率的波动，将锁相环给出的频率反馈给二阶广义积分器来实现动态调节，可以实时根据电网频率调整参数进而达到最好的抑制效果。
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