一種逆變器的非線性控制方法及設備的製作方法
2023-10-27 07:33:02 3
一種逆變器的非線性控制方法及設備的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種逆變器的非線性控制方法及設備，方法包括：獲得輸出電壓的偏差，輸出電壓的偏差為給定電壓參考值與逆變器輸出電壓的差；當輸出電壓的偏差向正方向增加時，則逆變器電感電流內環反饋係數持續減小到第一設定值；當輸出電壓的偏差向負方向增加時，則逆變器電感電流內環反饋係數持續增大到第二設定值。負載突然減小時，逆變器輸出電壓上升，輸出電壓偏差為負方向增大，電流內環慣性增大，增益減小，電流內環反應變慢，有弱化電壓上升的作用；輸出電壓下降時，輸出電壓偏差為正方向增大，電流內環慣性減小，增益增大，電流內環反應變快，有減小電壓下降的作用。逆變器對負載的適應能力得到加強，增大對振蕩的阻尼，提高系統的穩定性。
【專利說明】一種逆變器的非線性控制方法及設備
【技術領域】
[0001] 本發明涉及逆變器閉環控制【技術領域】，特別涉及一種逆變器的非線性控制方法及 設備。
【背景技術】
[0002] 為了增強逆變器適應負載突變的能力，現有的電壓源逆變器一般採用電流內環和 電壓外環的雙閉環控制方法。
[0003] 電流內環的作用是通過反饋減小系統的慣性從而改善系統性能，電流內環分為電 感電流內環和電容電流內環兩種。其中，採用電感電流內環控制方便限流保護，是因為逆變 器系統中很多電氣器件能夠承受最大的電壓和電流是有限制的，通過電感電流內環控制可 以有效避免過電流出現，進而保護器件不被損壞。採用電容電流內環控制應對負載突變的 能力要強，但不便於控制電流。
[0004] 在有些應用場合，例如具有併網和獨立逆變器雙模式功能的光伏逆變器。為了有 效控制逆變器併網運行時的電流，一般採用電感電流內環的控制方法。具有雙模式運行的 逆變器，在獨立逆變模式運行時要想具有良好的負載適應能力，一般採用負載電流前饋控 制或者採用電容電流反饋控制，但這些方式無疑增加了硬體資源的消耗，同樣也降低了系 統的可靠性。
[0005] 如果逆變器獨立逆變模式下的雙閉環控制器均為固定參數PI控制器，那麼在設 計PI控制器時應該根據逆變器空載運行時來設計PI控制器的參數，這時的逆變器等效為 一個欠阻尼的二階系統，電壓超調量較大，因此電壓PI控制器增益不能太大，否則逆變器 的穩定性將降低。
[0006] 當逆變器帶載運行時，需要輸出穩定的電壓，這時就需要改變系統的固有屬性來 滿足負載突變的要求。
[0007] 因此，如何提供一種逆變器的非線性控制方法，在不增加系統硬體的條件下，達到 較好的動態性能，提高系統的穩定性，是本領域技術人員需要解決的技術問題。
【發明內容】
[0008] 本發明要解決的技術問題是提供一種逆變器的非線性控制方法及設備，能夠不增 加系統硬體，使逆變器達到較好的動態性能，提高系統的穩定性。
[0009] 本發明實施例提供一種逆變器的非線性控制方法，包括以下步驟：
[0010] 獲得輸出電壓的偏差e，所述輸出電壓的偏差e為給定電壓參考值< 與逆變器輸 出電壓u。的差；
[0011] 當輸出電壓的偏差e向正方向增加時，則逆變器電感電流內環反饋係數持續減小 到第一設定值；
[0012] 當輸出電壓的偏差e向負方向增加時，則逆變器電感電流內環反饋係數持續增大 到第二設定值。
[0013] 優選地，還包括：
[0014] 如果輸出電壓的偏差e的絕對值小於第一預定值Λ，則逆變器電感電流內環反饋 係數不變。
[0015] 優選地，所述當輸出電壓的偏差e向正方向增加時，則逆變器電感電流內環反饋 係數持續減小到第一設定值；具體為：如果輸出電壓的偏差e的絕對值大於等於所述第一 預定值△且小於第二預定值a，則逆變器電感電流內環反饋係數持續減小到第一設定值；
[0016] 當輸出電壓的偏差e向負方向增加時，則逆變器電感電流內環反饋係數持續增大 到第二設定值，具體為：如果輸出電壓的偏差e的絕對值大於等於所述第二預定值a，則逆 變器電感電流內環反饋係數持續增大到第二設定值。
[0017] 優選地，所述電感電流內環反饋的電感電流與電感電流內環輸出的電感電流 k的關係式具體為：
[0018] i"L=iL[l_Kf(e)];
[0019] 其中，所述電感電流內環反饋係數為1-Kf(e);
[0020] f(e)是一個帶死區飽和非線性函數，
[0021] 其中，K和k均為設定係數。
【權利要求】
1. 一種逆變器的非線性控制方法，其特徵在於，包括以下步驟： 獲得輸出電壓的偏差e，所述輸出電壓的偏差e為給定電壓參考值 < 與逆變器輸出電 壓u。的差； 當輸出電壓的偏差e向正方向增加時，則逆變器電感電流內環反饋係數持續減小到第 一設定值； 當輸出電壓的偏差e向負方向增加時，則逆變器電感電流內環反饋係數持續增大到第 二設定值。
2. 根據權利要求1所述的逆變器的非線性控制方法，其特徵在於，還包括： 如果輸出電壓的偏差e的絕對值小於第一預定值△，則逆變器電感電流內環反饋係數 不變。
3. 根據權利要求2所述的逆變器的非線性控制方法，其特徵在於，所述當輸出電壓的 偏差e向正方向增加時，則逆變器電感電流內環反饋係數持續減小到第一設定值；具體為： 如果輸出電壓的偏差e的絕對值大於等於所述第一預定值△且小於第二預定值a，則逆變 器電感電流內環反饋係數持續減小到第一設定值； 當輸出電壓的偏差e向負方向增加時，則逆變器電感電流內環反饋係數持續增大到第 二設定值，具體為：如果輸出電壓的偏差e的絕對值大於等於所述第二預定值a，則逆變器 電感電流內環反饋係數持續增大到第二設定值。
4. 根據權利要求3所述的逆變器的非線性控制方法，其特徵在於，所述電感電流內環 反饋的電感電流i'與電感電流內環輸出的電感電流L的關係式具體為：
其中，所述電感電流內環反饋係數為I-Kf(e); f(e)是一個帶死區飽和非線性函數，
； 其中，K和k均為設定係數。
5. 根據權利要求1-4任一項所述的逆變器的非線性控制方法，其特徵在於，由所述電 感電流內環反饋係數獲得非線性控制的輸出電壓的偏差e與電感電流內環傳感函數為：
其中，KpK2分別用於表示電壓PI控制器和電流PI控制器的簡化係數； 等效時間常數為：
開環增益為：
〇
6. -種逆變器的非線性控制設備，其特徵在於，包括：輸出電壓偏差獲得單元、偏差判 斷單元、反饋係數調整單元； 所述輸出電壓偏差獲得單元，用於由給定電壓參考值<與逆變器輸出電壓U。的差獲得 輸出電壓的偏差e; 所述偏差判斷單元，用於判斷所述輸出電壓的偏差e是向正方向增加，還是向負方向 增加； 所述反饋係數調整單元，當所述輸出電壓的偏差e向正方向增加時，用於將逆變器電 感電流內環反饋係數持續減小到第一設定值；當所述輸出電壓的偏差e向負方向增加時， 用於將所述電感電流內環反饋係數持續增大到第二設定值。
7. 根據權利要求6所述的逆變器的非線性控制設備，其特徵在於，所述偏差判斷單元， 還用於判斷所述輸出電壓的偏差e的絕對值是否小於第一預定值A; 所述反饋係數調整單元，當所述輸出電壓的偏差e的絕對值小於第一預定值△時，用 於不調整所述電感電流內環反饋係數。
8. 根據權利要求6所述的逆變器的非線性控制設備，其特徵在於，所述偏差判斷單元 包括：第一判斷子單元； 當所述第一判斷子單元判斷輸出電壓的偏差e的絕對值大於等於所述第一預定值A且小於第二預定值a，則反饋係數調整單元將所述電感電流內環反饋係數持續減小到第一 設定值； 當所述第一判斷子單元判斷輸出電壓的偏差e的絕對值大於等於所述第二預定值a， 則所述反饋係數調整單元將所述電感電流內環反饋係數持續增大到第二設定值。
9. 根據權利要求8所述的逆變器的非線性控制設備，其特徵在於，所述電感電流內環 反饋的電感電流與電感電流內環輸出的電感電流L的關係式具體為： i"L=iL[l-Kf(e)]; 其中，所述電感電流內環反饋係數為I-Kf(e); f(e)是一個帶死區飽和非線性函數，.
； 其中，K和k均為設定係數。
10. 根據權利要求9所述的逆變器的非線性控制設備，其特徵在於，由所述電感電流內 環反饋係數獲得非線性控制的輸出電壓的偏差e與電感電流內環傳感函數為：
其中，KpK2分別用於表示電壓PI控制器和電流PI控制器的簡化係數； 等效時間常數為：
開環增益為： )〇
【文檔編號】H02M7/42GK104242700SQ201310227246
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月7日 優先權日:2013年6月7日
【發明者】李俊, 張興, 趙為 申請人:陽光電源股份有限公司