CN112701932B - 一种基于线变关系识别仪的直流母线电压控制方法 - Google Patents

一种基于线变关系识别仪的直流母线电压控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112701932B
CN112701932B CN202011519403.9A CN202011519403A CN112701932B CN 112701932 B CN112701932 B CN 112701932B CN 202011519403 A CN202011519403 A CN 202011519403A CN 112701932 B CN112701932 B CN 112701932B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
value
double
bus capacitor
frequency ripple
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011519403.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112701932A (zh
Inventor
范建华
曹乾磊
尹怀强
李保安
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao Topscomm Communication Co Ltd
Original Assignee
Qingdao Topscomm Communication Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao Topscomm Communication Co Ltd filed Critical Qingdao Topscomm Communication Co Ltd
Priority to CN202011519403.9A priority Critical patent/CN112701932B/zh
Publication of CN112701932A publication Critical patent/CN112701932A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112701932B publication Critical patent/CN112701932B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于线变关系识别仪的直流母线电压控制方法，包括以下步骤：步骤1，线变关系识别仪采集直流母线电容电压值；步骤2，通过基于二阶广义积分器的滤波提取计算公式，从母线电容电压采集值中提取二倍频纹波电压分量值；步骤3，将母线电容电压采集值与二倍频纹波电压分量作差，用母线电容电压参考值减去此作差结果得到电压环PI控制器的误差反馈值，电压环PI控制器根据该误差反馈值进行直流母线电压控制。本发明实现了对母线电压检测值中的二倍频纹波分量的精确提取，使得二倍频纹波分量不会被闭环控制系统调制，在电压环PI控制器设计中无需考虑降低带宽的前提下提高了控制器的瞬态性能，从而提升了逆变器的稳态性能。

Description

一种基于线变关系识别仪的直流母线电压控制方法
技术领域
本发明涉及电力电子控制技术领域，尤其涉及一种基于线变关系识别仪的直流母线电压控制方法。
背景技术
随着电力系统向可持续发展和智能化方向的转型，电力电子技术的应用范围愈发广泛，其中逆变器的直流母线电容电压的稳定控制是尤为关键的一部分。传统的控制策略是设计低带宽的比例积分(PI)控制器来减小母线电压检测反馈过程中的二倍工频纹波对并网电流质量的影响，但这会降低逆变器的动态响应性能。现有的利用直流母线电容电压平均值的控制方法使得纹波分量不参与控制器运算，在设计控制器时不必考虑降低带宽，但由于采样精度、噪声干扰的影响，求取的电压平均值不准确，电压控制能力较弱，不利于工程应用。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种基于线变关系识别仪的直流母线电压控制方法，实现了对母线电压检测值中的二倍频纹波分量的实时精确提取，从而提高了电压环PI控制器的瞬态性能，而且方法运算量小，便于工程实现。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于线变关系识别仪的直流母线电压控制方法，包括以下步骤：
步骤1：线变关系识别仪采集直流母线电容电压值；
步骤2：通过基于二阶广义积分器的滤波提取计算公式，从母线电容电压采集值中提取二倍频纹波电压分量值；
步骤3：将母线电容电压采集值与二倍频纹波电压分量作差，用母线电容电压参考值减去此作差结果得到电压环PI控制器的误差反馈值，电压环PI控制器根据该误差反馈值进行直流母线电压控制。
进一步地，所述步骤2中的二阶广义积分器的离散化方法为预畸变双线性变换方法，得到其离散化传递函数为：
Figure BDA0002848469730000011
其中Ts为采样时间间隔。
进一步地，所述步骤2中二倍频纹波电压分量提取的公式为：
Figure BDA0002848469730000012
其中：
a0＝ksin(ωnTs)+2
a1＝4cos(ωnTs)
a2＝k sin(ωnTs)-2
b0＝ksin(ωnTs)
b2＝-ksin(ωnTs)
N为当前采样时刻，Udc100(N)为当前采样时刻的二倍频纹波电压提取值，Udc100(N-1)为前一采样时刻的二倍频纹波电压提取值，Udc100(N-2)为前二采样时刻的二倍频纹波电压提取值，Udc(N)为当前采样时刻的母线电容电压采集值，Udc(N-2)为前二采样时刻的母线电容电压采集值。
本发明的有益技术效果：实现了对母线电压检测值中的二倍频纹波分量的精确提取，使得二倍频纹波分量不会被闭环控制系统调制，这样并网电流中就不会出现三次谐波分量，在电压环PI控制器设计中无需考虑降低带宽的前提下提高了控制器的瞬态性能，从而提升了逆变器的稳态性能同时本发明运算量较小，便于工程实现。
附图说明
图1是本发明的控制结构流程图。
图2是本发明中线变关系识别仪的连接示意图。
图3是本发明实施例中经本方法处理前后的直流母线电容电压采样值对比图。其中上图为处理后的母线电容电压波形，下图为原始电容电压波形。
图4是本发明实施例中采用本发明所述方法的线变关系识别仪发出的并网电流波形。
图5是本发明实施例中采用传统控制方法的线变关系识别仪发出的并网电流波形。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。
实施例。
如图1、图2所示，一种基于线变关系识别仪的直流母线电压控制方法，包括以下步骤：
步骤1：线变关系识别仪采集直流母线电容电压值；
步骤2：通过基于二阶广义积分器的滤波提取计算公式，从母线电容电压采集值中提取二倍频纹波电压分量值；二阶广义积分器的传递函数为：
Figure BDA0002848469730000021
其中k＝1.414为传递函数的增益，ωn＝100πrad/s为二倍工频角频率。
二阶广义积分器的离散化方法为预畸变双线性变换方法，得到其离散化传递函数为：
Figure BDA0002848469730000022
其中Ts为采样时间间隔。
二倍频纹波电压分量提取的公式为：
Figure BDA0002848469730000023
其中
a0＝ksin(ωnTs)+2
a1＝4cos(ωnTs)
a2＝k sin(ωnTs)-2
b0＝ksin(ωnTs)
b2＝-ksin(ωnTs)
N为当前采样时刻，Udc100(N)为当前采样时刻的二倍频纹波电压提取值，Udc100(N-1)为前一采样时刻的二倍频纹波电压提取值，Udc100(N-2)为前二采样时刻的二倍频纹波电压提取值，Udc(N)为当前采样时刻的母线电容电压采集值，Udc(N-2)为前二采样时刻的母线电容电压采集值。
步骤3：将母线电容电压采集值与二倍频纹波电压分量作差，用母线电容电压参考值减去此作差结果得到电压环PI控制器的误差反馈值，电压环PI控制器根据该误差反馈值进行直流母线电压控制。
如图3所示，经本方法处理后的直流母线电容电压波形较为稳定，不含有二倍频纹波电压。
电压控制方法的最终目的在于改善并网电流。如图4所示，采用本发明所述方法后，线变关系识别仪发出的并网电流基本不含3次谐波分量，经检测得到其总谐波失真THD＝1.25％，而采用图5所示的传统控制方法时，并网电流的3次谐波分量的幅值在0.5A，其总谐波失真THD＝2.73％，得出本发明方法对并网电流中的3次谐波分量有很好的削减效果。
上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。

Claims (2)

1.一种基于线变关系识别仪的直流母线电压控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：线变关系识别仪采集直流母线电容电压值；
步骤2：通过基于二阶广义积分器的滤波提取计算公式，从母线电容电压采集值中提取二倍频纹波电压分量值；提取二倍频纹波电压分量值的公式为：
Figure FDA0003655548410000011
其中：
a0＝ksin(ωnTs)+2
a1＝4cos(ωnTs)
a2＝ksin(ωnTs)-2
b0＝ksin(ωnTs)
b2＝-ksin(ωnTs)
N为当前采样时刻，Udc100(N)为当前采样时刻的二倍频纹波电压提取值，Udc100(N-1)为前一采样时刻的二倍频纹波电压提取值，Udc100(N-2)为前二采样时刻的二倍频纹波电压提取值，Udc(N)为当前采样时刻的母线电容电压采集值，Udc(N-2)为前二采样时刻的母线电容电压采集值；Ts为采样时间间隔，其中k为传递函数的增益，ωn为二倍工频角频率；
步骤3：将母线电容电压采集值与二倍频纹波电压分量作差，用母线电容电压参考值减去此作差结果得到电压环PI控制器的误差反馈值，电压环PI控制器根据该误差反馈值进行直流母线电压控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于线变关系识别仪的直流母线电压控制方法，其特征在于，所述步骤2中的二阶广义积分器的离散化方法为预畸变双线性变换方法，得到其离散化传递函数为：
Figure FDA0003655548410000012
其中Ts为采样时间间隔，其中k为传递函数的增益，ωn为二倍工频角频率。
CN202011519403.9A 2020-12-21 2020-12-21 一种基于线变关系识别仪的直流母线电压控制方法 Active CN112701932B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011519403.9A CN112701932B (zh) 2020-12-21 2020-12-21 一种基于线变关系识别仪的直流母线电压控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011519403.9A CN112701932B (zh) 2020-12-21 2020-12-21 一种基于线变关系识别仪的直流母线电压控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112701932A CN112701932A (zh) 2021-04-23
CN112701932B true CN112701932B (zh) 2022-07-12

Family

ID=75509465

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011519403.9A Active CN112701932B (zh) 2020-12-21 2020-12-21 一种基于线变关系识别仪的直流母线电压控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112701932B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113341226B (zh) * 2021-06-21 2022-04-29 合肥美的暖通设备有限公司 谐波检测方法、装置、变频器及存储介质
CN114336625A (zh) * 2022-02-16 2022-04-12 北方工业大学 一种消除直流母线二倍频电压纹波的控制方法以及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103887824A (zh) * 2014-04-17 2014-06-25 浙江大学 光伏并网逆变器的电压环纹波补偿的控制系统及控制方法
CN106899224A (zh) * 2017-05-03 2017-06-27 浙江埃菲生能源科技有限公司 一种逆变器Boost电流环矢量辅助控制方法
CN109802405A (zh) * 2019-01-30 2019-05-24 天津科林电气有限公司 基于电网电压异常状态反馈的逆变器谐振抑制方法
CN111697623A (zh) * 2020-06-24 2020-09-22 艾伏新能源科技(上海)股份有限公司 一种基于二阶广义积分器的母线电压控制方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9036382B2 (en) * 2013-03-06 2015-05-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and apparatus for ripple and phase loss detection

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103887824A (zh) * 2014-04-17 2014-06-25 浙江大学 光伏并网逆变器的电压环纹波补偿的控制系统及控制方法
CN106899224A (zh) * 2017-05-03 2017-06-27 浙江埃菲生能源科技有限公司 一种逆变器Boost电流环矢量辅助控制方法
CN109802405A (zh) * 2019-01-30 2019-05-24 天津科林电气有限公司 基于电网电压异常状态反馈的逆变器谐振抑制方法
CN111697623A (zh) * 2020-06-24 2020-09-22 艾伏新能源科技(上海)股份有限公司 一种基于二阶广义积分器的母线电压控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Comparison of Discretization Methods on the Second Order Generalized Integrator Frequency Locked Loop";Caiwei Yang,等;《2018 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition(ECCE)》;20181206;第3095-3102页 *
"面向能源互联网的多端口双向能量路由器研究";王雨婷;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士） 工程科技II辑》;20170215(第02期);第43-44页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112701932A (zh) 2021-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Multirate repetitive control for PWM DC/AC converters
CN112701932B (zh) 一种基于线变关系识别仪的直流母线电压控制方法
CN105071649B (zh) 可频率切换调制的全数字功率因数校正电路
CN105591400B (zh) 一种lcl型并网逆变器的快速鲁棒单电流反馈控制方法
CN110165924B (zh) 一种单相pwm整流器的改进无差拍控制方法
CN110635707A (zh) 基于谐波干扰观测器的三相lcl型逆变器控制方法及装置
CN112087178A (zh) 一种永磁同步电机的参数识别方法
CN113346785B (zh) 一种逆变器自适应误差补偿控制系统及方法
CN112532096A (zh) 一种适应弱电网的lcl型逆变器并网装置及方法
CN111130123A (zh) 一种并联型有源电力滤波器的自适应控制方法
CN112039386A (zh) 一种基于模糊准比例谐振的永磁同步电机转矩脉动抑制方法
CN115811209A (zh) 一种功率模块电能质量优化控制系统及方法
CN110391726B (zh) 单向三相星接可控整流器输入电流过零畸变的抑制方法
CN108134391B (zh) 一种用于电网电压波形畸变的三相pwm整流器的控制方法
CN116979535A (zh) 一种用于有源电力滤波器的双重谐波电流检测方法
CN218041204U (zh) 三相有源控制电路及拓扑结构
CN116560450A (zh) 波动功率幅值相位积过零的光伏最大功率点跟踪控制方法
CN111416514B (zh) 一种三相降压pfc电路并联均流控制方法
WO2022251999A1 (zh) 一种pfc快速动态响应控制方法、系统
CN111756267B (zh) 三相全桥电路电压外环的双模糊pi控制器及其控制方法
CN111756261B (zh) 一种pwm整流器控制方法和装置
CN115276445A (zh) 弱网下基于vsg的lcl并网逆变器谐振抑制及稳定性分析方法
CN111864796A (zh) 一种光伏并网逆变器的控制系统及控制方法
CN112583293B (zh) 一种适用于三相四线制逆变电源的控制方法及系统
CN115514210B (zh) 一种pfc变换器控制系统及其控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant