[发明专利]一种用于交流微电网电能质量治理装置的参数设计方法

说明书

本发明涉及一种用于交流微电网电能质量治理装置的参数设计方法，包括以下步骤：步骤S01：根据电能治理装置的各配置部分相关参数模拟出所要控制的二阶系统电路分析模型；步骤S02：将二阶系统电路分析模型进行转化设计为包含内模控制设计的电路分析模型；步骤S03：将包含内模控制设计的电路分析模型转化为包含基频谐振项和双自由度控制器设计的最终电路分析模型；步骤S04：对最终电路分析模型进行转化和计算，进而得出电能治理装置的各配置部分相关参数。与现有技术相比，本发明使电能治理装置能够迅速响应补偿电网电压跌落与不平衡暂降问题，稳态时零跟踪误差，并可控制测量反馈量的直流偏移问题。

技术领域

本发明涉及一种参数设计方法，尤其是涉及一种用于交流微电网电能质量治理装置的参数设计方法。

背景技术

近些年来，传统电网的结构形式发生了一些转变，随着电力市场自由化程度的提高以及分布式发电技术的成熟，各种新能源如光伏、风能等构成多个微电网结构对传统电网进行补充。但是，微电网在运行过程中仍存在多种问题，其结构复杂，惯性小，容量小，负载的微小波动都可能造成交流馈线的电压质量问题，需要加装电能质量治理装置对负载电压进行稳定。

交流微网电能质量治理装置关键技术包括电压检测、补偿、控制策略，要保证其具有快速的动态响应并且能够保证输出的零稳态误差，控制器的设计显的尤为重要。PI控制是目前应用最为广泛的方法之一。PI控制设计简单、技术成熟，基本可保证零稳态误差跟踪基频电压，但是由于电网电压负序会产生两倍基频的正弦分量导致该控制器不能完全补偿不平衡电压暂降问题。已有比例谐振控制器(PR)作为微网系统不平衡电压暂降问题的解决方案。该控制器具有非常好的稳态性能，在特定频率下具有无限大的增益，能够实现零稳态误差。然而，在PR控制器中比例增益有限且频率为0时的增益不为0，这会导致瞬态响应过慢，影响装置的快速性。此外，还有研究人员采用近年来流行的智能算法如蚁群算法，无差拍控制，H_∞控制，以及模糊控制等策略，这些算法都各有优劣，结构较为复杂，无法快速有效的解决电能质量问题并兼顾其快速响应与零稳态误差特性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结合内模控制与双自由度控制组合的电能治理装置控制策略，该控制器基于内模原理在反馈环路加入了外部输入信号和扰动信号的数学模型，且设计为双自由度控制，包含了两个嵌套的控制器配置，其中一个包括基频谐振项，保证对基频电压的零误差跟踪，再通过双自由度控制器对闭环传递函数的所有极点进行确定，并能够减少测量反馈的个数，最后通过求解方程组求得控制参数。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于交流微电网电能质量治理装置的参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S01：根据电能治理装置的各配置部分相关参数模拟出所要控制的二阶系统电路分析模型；

步骤S02：将二阶系统电路分析模型进行转化设计为包含内模控制设计的电路分析模型；

步骤S03：将包含内模控制设计的电路分析模型转化为包含基频谐振项和双自由度控制器设计的最终电路分析模型；

步骤S04：对最终电路分析模型进行转化和计算，进而得出电能治理装置的各配置部分相关参数。

优选地，所述的电能治理装置由整流部分、逆变部分、变压器和滤波器部分组成。

优选地，所述的电能治理装置的各配置部分相关参数包括DVR的输出电压u_c、VSI的输出电压的u、敏感负载的电流i_S、滤波电感电流i_L和滤波电容的电流i_C。

优选地，所述的步骤S01，包括以下分步骤：

步骤S011：获取电能治理设备的状态方程，所述电能治理设备的状态方程为：