發(fā)布時(shí)間：2020-04-05 04:21

【摘要】：隨著風(fēng)能、太陽能、燃料電池等新能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,作為重要環(huán)節(jié)的并網(wǎng)逆變器控制策略得到越來越多的關(guān)注。重復(fù)控制對周期性信號具有積分作用,被廣泛地應(yīng)用到并網(wǎng)逆變器控制中。但是,由于功率管開關(guān)特性和直流電壓的約束,重復(fù)控制器存在積分飽和現(xiàn)象,嚴(yán)重影響供電質(zhì)量。本文針對這個(gè)問題,以三相四橋臂并網(wǎng)逆變器為對象,研究重復(fù)控制器積分抗飽和策略,主要內(nèi)容如下:設(shè)計(jì)了三相四橋臂并網(wǎng)逆變器重復(fù)控制整體方案。采用狀態(tài)空間平均法建立三相四橋臂并網(wǎng)逆變器在abc和dq0坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)了dq0坐標(biāo)系下的解耦控制方法。在設(shè)計(jì)了鎖相環(huán)和三維空間矢量調(diào)制的基礎(chǔ)上,建立了系統(tǒng)整體控制方案。最后設(shè)計(jì)了abc坐標(biāo)系下的電流重復(fù)控制器,通過仿真驗(yàn)證了該控制方法的優(yōu)越性。提出了重復(fù)控制內(nèi)模消除積分抗飽和策略。為了解決飽和時(shí)控制量無界增長的問題,本文將重復(fù)控制器表達(dá)式通過因式分解的方式分解出內(nèi)模部分,通過增加補(bǔ)償器的形式在系統(tǒng)飽和時(shí)消除內(nèi)模動態(tài),抑制控制量繼續(xù)積分。對系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行了分析,并對補(bǔ)償器參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過仿真驗(yàn)證了該方法的有效性。提出了重復(fù)控制模型恢復(fù)積分抗飽和策略。該策略補(bǔ)償器以控制量飽和前與飽和后的偏差為輸入信號,輸出對控制量和輸出反饋量分別進(jìn)行補(bǔ)償�？刂屏垦a(bǔ)償環(huán)節(jié)引入飽和偏差,并采用線性二次型最優(yōu)控制方法進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。輸出反饋補(bǔ)償環(huán)節(jié)引入被控對象模型。通過仿真驗(yàn)證了該方法的有效性,并和內(nèi)模消除積分抗飽和策略進(jìn)行了對比分析。搭建了三相四橋臂并網(wǎng)逆變器實(shí)驗(yàn)平臺,對本文所提控制方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。在對系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,搭建了實(shí)物平臺,對系統(tǒng)未飽和及飽和情況下,具有積分抗飽和功能的重復(fù)控制器性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明:未飽和時(shí)控制器能實(shí)現(xiàn)對交流信號的精確跟蹤,飽和時(shí)模型恢復(fù)積分抗飽和策略能有效抑制控制量的無界增長,解決電流切換之后因控制量無界積分引起的超調(diào)問題。
【圖文】：

0.3 和-0.6，此飽和控制量作用于被控對象后能提供的輸出平均值的上限值和下限值分別為 0.6 和-1.2。根據(jù)以上參數(shù)和設(shè)置在 Matlab/Simulink 中搭建閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖 3-2 所示。重復(fù)控制器Grc(z)比例環(huán)節(jié)Kp圖 3-2 飽和現(xiàn)象分析實(shí)例仿真圖圖中各模塊含義和圖 3-1 相同，重復(fù)控制器及比例環(huán)節(jié)也已在圖中指明。通過改變輸入信號 r(k)的占空比調(diào)整其平均值大小，不同輸入信號下系統(tǒng)的輸入輸出及控制量仿真結(jié)果如圖 3-3 和 3-4 所示。0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5-0.4-0.200.20.40.60.811.2t/sr(k,)y(k)ry(a) 輸入輸出信號曲線-1012345670 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5t/sv(k,)u(k)vu(b) 控制量曲線圖 3-3 輸入信號平均值為 0.4 時(shí)仿真結(jié)果

3.4 仿真與分析在 Matlab/Simulink 中搭建仿真模型如圖 3-8 所示，其中電流控制環(huán)節(jié)包含重復(fù)控制器及內(nèi)模消除積分抗飽和補(bǔ)償器。三相四橋臂并網(wǎng)逆變器的額定參數(shù)和第 2 章 2.4 節(jié)表 2-3 相同，重復(fù)控制器的參數(shù)選取也同于 2.4 節(jié)。根據(jù)第 2 章三相四橋臂并網(wǎng)逆變器在 abc 坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，得到被控對象的 z 域表達(dá)式如下：23 21.4605 0.0638 0.6768( )1.9232 1.1556 0.2299pz zG zz z z+ = + （3-11）對象的閉環(huán)極點(diǎn)為 z1=0.992，，z2=0.466+0.122×i，z3=0.466-0.122×i。因此選擇內(nèi)模消除積分抗飽和補(bǔ)償器的參數(shù)為：F(z)=-1.9232z2+1.1556z-0.2299，G(z)=z3。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM464

【相似文獻(xiàn)】

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