CN112769347B - 一种变流器延时补偿控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种变流器延时补偿控制方法，所述延时补偿的补偿量由三部分相加而成，无损地采集原始信号，作为第一部分；还包括一阶延时补偿环节和二阶延时补偿环节。一阶延时补偿环节由一阶延时补偿时间常数、一阶微分环节和一阶或者二阶滤波环节组成，用于补偿变流器低频延时；而二阶延时补偿环节由二阶延时补偿时间常数、二阶微分环节和二阶或者四阶滤波环节组成，用于补偿变流器高频延时。一阶延时补偿环节和二阶延时补偿环节的延时补偿时间常数和滤波器时间常数均可以根据变流器的类型和参数进行调节以提高系统的整体性能。

Description

一种变流器延时补偿控制方法
技术领域
本发明涉及电子电路领域，尤其是一种变流器延时补偿方法。
背景技术
变流器的延时是影响变流器控制带宽关键因素。目前解决变流器控制的延迟主要有两种类型，一种是根据变流器的数学模型，采用模型预测的控制方法，如中国专利CN105720842 B“一种两电平PWM整流器延时补偿控制方法”，这种方法与变流器的具体模型相关，不具备通用性。另一种是采用如图2所示的专利CN 107017796 B“一种具有延时补偿功能的两相正交逆变电源控制方法”，这种方法可调参数较少，对闭环控制系统的适应性较低。
发明内容
为了克服已有技术的不足，本发明提出了一种变流器延时补偿控制方法。它由一阶延时补偿环节和二阶延时补偿环节组合而成。一阶延时补偿环节由一阶延时补偿时间常数、一阶微分环节和一阶或者二阶滤波环节组成，用于补偿变流器低频延时；而二阶延时补偿环节由二阶延时补偿时间常数、二阶微分环节和二阶或者四阶滤波环节组成，用于补偿变流器高频延时。一阶延时补偿环节和二阶延时补偿环节的延时补偿时间常数和滤波器时间常数均可以根据变流器的类型和参数进行调节以提高系统的整体性能。
本发明的技术方案如下：一种变流器延时补偿控制方法，所述延时补偿的补偿量由三部分相加而成，具体包括如下步骤：
步骤1、无损地采集原始信号，作为第一部分补偿量，即数值1；
步骤2、对原始信号进行一阶延时补偿，所述一阶延时补偿由一阶延时补偿时间常数、一阶微分环节和一阶滤波环节组成，一阶延时补偿时间常数与一阶微分环节和一阶滤波器相乘，作为第二部分补偿量；
步骤3、对原始信号进行二阶延时补偿，所述二阶延时补偿由二阶延时补偿时间常数、二阶微分环节和二阶滤波环节组成，二阶延时补偿时间常数的平方与二阶微分环节和二阶滤波器相乘后乘以0.5作为第三部分补偿量；
步骤4、将步骤1～3中的第一部分补偿量1、第二部分补偿量、第三部分补偿量相加后，得到最终的变流器延时补偿量。
进一步的，步骤2和步骤3中的滤波器的截止频率取值大于采样频率的一半，该滤波器采用双线性变换的方法进行离散化，滤波器的截止频率、修正频率、一阶和二阶延时补偿时间常数根据被控对象和控制器进行联合调节，以达到提供整体控制性能的目的。
根据本发明的另一方面，提出另一种变流器延时补偿控制方法，所述延时补偿的补偿量由三部分相加而成，具体包括如下步骤：
步骤1、无损地采集原始信号，作为第一部分补偿量，即数值1；
步骤2、对原始信号进行一阶延时补偿，所述一阶延时补偿由一阶延时补偿时间常数、一阶微分环节和二阶滤波环节组成，一阶延时补偿时间常数与一阶微分环节和二阶滤波器相乘，作为第二部分补偿量；
步骤3、对原始信号进行二阶延时补偿，所述二阶延时补偿由二阶延时补偿时间常数、二阶微分环节和二阶滤波环节组成，二阶延时补偿时间常数的平方与二阶微分环节和二阶滤波器的平方相乘后乘以0.5作为第三部分补偿量；
步骤4、将步骤1～3中的第一部分补偿量1、第二部分补偿量、第三部分补偿量相加，得到最终的变流器延时补偿量。
进一步的，步骤2和步骤3中的滤波器的截止频率取固定的值，该延迟补偿采用一阶保持器的方法进行离散化，滤波器阻尼比、一阶和二阶延时补偿时间常数根据被控对象和控制器进行联合调节，以达到提供整体控制性能的目的。
有益效果：
本发明的变流器延迟补偿方法采用一阶保持器的方法进行离散化，滤波器阻尼比、一阶和二阶延时补偿时间常数根据被控对象和控制器进行联合调节，以达到提供整体控制性能的目的。与现有技术相比，本发明可以同时对低频和高频段的延时进行调节，调节的灵活性更高。低频段可以提高系统的稳定性而高频段可以提高系统的动态响应性能，通过对两个频段的分别调节，可以在稳定性和动态性能上取得较好的平衡。而现有的专利不做区分，因此本专利补偿的性能更优。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
图1为专利CN 105720842 B“一种两电平PWM整流器延时补偿控制方法”的控制框图；
图2为专利CN 107017796 B“一种具有延时补偿功能的两相正交逆变电源控制方法”的控制框图；
图3为本发明实施例1的控制框图；
图4为本发明实施例2的控制框图；
图5是一个三相并网逆变器的拓扑结构图；
图6是采用本发明延迟补偿控制器的控制框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
根据本发明的实施例1，提出一种变流器延时补偿控制方法，
图3为本发明的实施例1的变流器延时补偿控制方法结构图。如图3所示，本发明延时补偿控制方法，其延时补偿量由三部分相加而成：
第一部分为数值1，用于无损地采集原始信号；
第二部分为一阶延时补偿环节，其传递函数为：
Figure GDA0003534577010000031
其中Tdl为一阶延时补偿时间常数，Tf为一阶滤波器的时间常数，s为一阶微分环节，
Figure GDA0003534577010000032
为一阶滤波器，ωn为滤波器的截止频率，取值大于采样频率的一半，Tdls用于补偿一阶延时，一阶滤波器用于降低一阶延时补偿的高频增益，提高闭环稳定性；
第三部分为二阶延时补偿环节，其传递函数为：
Figure GDA0003534577010000033
其中Tdh为二阶延时补偿时间常数，s2为二阶微分环节，
Figure GDA0003534577010000034
为二阶滤波器，ζ为二阶滤波器的阻尼比，三部分相乘后乘以0.5。
步骤2和步骤3中的滤波器可采用双线性变换的方法进行离散化，滤波器的截止频率、一阶和二阶延时补偿时间常数根据被控对象和控制器进行联合调节，以达到提供整体控制性能的目的。
图4为本发明的实施例2的变流器延时补偿方法拓扑结构。如图4所示，本发明延时补偿控制方法，其补偿量由三部分相加而成：
第一部分为数值1，用于无损地采集原始信号；
第二部分为一阶延时补偿环节，其传递函数为：
Figure GDA0003534577010000041
其中Tdl为一阶延时补偿时间常数，s为一阶微分环节，
Figure GDA0003534577010000042
为二阶滤波器，ζl为滤波器的阻尼比，ωn为滤波器的截止频率，取值为采样频率的一半，用于补偿一阶延时，二阶滤波器用于降低一阶延时补偿的高频增益，提高闭环稳定性；
第三部分为二阶延时补偿环节，其传递函数为：
Figure GDA0003534577010000043
其中Tdh为二阶延时补偿时间常数，s2为二阶微分环节，
Figure GDA0003534577010000044
为四阶滤波器，ζh为滤波器的阻尼比，三部分相乘后乘以0.5。
步骤2和步骤3中的滤波器可采用一阶保持器的方法进行离散化，滤波器的阻尼比、一阶和二阶延时补偿时间常数根据被控对象和控制器进行联合调节，以达到提供整体控制性能的目的。
图5是一个三相并网逆变器的拓扑结构图。图6是采用本发明延迟补偿控制器的控制框图。图5中三相并网逆变器的三相电流经过dq变换后得到dq坐标系下的值Idq,dq坐标系下的给定值和实际值经过比较后输入控制器，控制器可以采用普通的PI(比例积分)控制器也可以采用其他结构形式的控制器，控制器的输出值输入延迟补偿控制器，再通过空间矢量调制器输出三相逆变器所需的调制信号。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (3)

1.一种变流器延时补偿控制方法，其特征在于，所述延时补偿的补偿量由三部分相加而成，具体包括如下步骤：
步骤1、无损地采集原始信号，作为第一部分补偿量，即数值1；
步骤2、对原始信号进行一阶延时补偿，所述一阶延时补偿由一阶延时补偿时间常数、一阶微分环节和一阶滤波器组成，一阶延时补偿时间常数与一阶微分环节和一阶滤波器相乘，作为第二部分补偿量；
步骤3、对原始信号进行二阶延时补偿，所述二阶延时补偿由二阶延时补偿时间常数、二阶微分环节和二阶滤波器组成，二阶延时补偿时间常数的平方与二阶微分环节和二阶滤波器相乘后乘以0.5作为第三部分补偿量；
步骤4、将步骤1～3中的第一部分补偿量1、第二部分补偿量、第三部分补偿量相加后，得到最终的变流器延时补偿量；
滤波器的截止频率取值大于采样频率的一半，该滤波器采用双线性变换的方法进行离散化，滤波器的截止频率、一阶和二阶延时补偿时间常数根据被控对象和控制器进行联合调节，以达到提供整体控制性能的目的。
2.一种变流器延时补偿控制方法，其特征在于，所述延时补偿的补偿量由三部分相加而成，具体包括如下步骤：
步骤1、无损地采集原始信号，作为第一部分补偿量，即数值1；
步骤2、对原始信号进行一阶延时补偿，所述一阶延时补偿由一阶延时补偿时间常数、一阶微分环节和二阶滤波器组成，一阶延时补偿时间常数与一阶微分环节和二阶滤波器相乘，作为第二部分补偿量；
步骤3、对原始信号进行二阶延时补偿，所述二阶延时补偿由二阶延时补偿时间常数、二阶微分环节和二阶滤波器组成，二阶延时补偿时间常数的平方与二阶微分环节和二阶滤波器的平方相乘后乘以0.5作为第三部分补偿量；
步骤4、将步骤1～3中的第一部分补偿量1、第二部分补偿量、第三部分补偿量相加，得到最终的变流器延时补偿量；
滤波器的截止频率取值大于采样频率的一半，该滤波器采用双线性变换的方法进行离散化，滤波器的截止频率、一阶和二阶延时补偿时间常数根据被控对象和控制器进行联合调节，以达到提供整体控制性能的目的。
3.根据权利要求2所述的一种变流器延时补偿控制方法，其特征在于，滤波器的截止频率取固定的值，滤波器采用一阶保持器的方法进行离散化，滤波器阻尼比、一阶和二阶延时补偿时间常数根据被控对象和控制器进行联合调节，以达到提供整体控制性能的目的。
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