[发明专利]一种基于电力弹簧电路结构的PI控制参数整定方法

说明书

本发明涉及一种基于电力弹簧电路结构的PI控制参数整定方法，其中，PI控制参数整定方法包括以下步骤：1)根据电力弹簧的电路结构，求取PI控制器传递函数；2)根据PI控制器控制传递函数，求取对应的特征方程；3)由特征方程求取对应的劳斯阵列表；4)根据劳斯判据，获取PI控制参数的整定范围；5)由PI控制参数的整定范围，计算得到PI控制参数的整定约束条件。与现有技术相比，本发明基于电力弹簧的状态空间数学模型，求取PI控制传递函数，根据劳斯判据计算PI控制参数整定的约束条件，不仅能提高PI控制的动态响应速度，同时也有利于PI控制快速达到稳定运行状态。

技术领域

本发明涉及电力系统运行与控制领域，尤其是涉及一种基于电力弹簧电路结构的PI控制参数整定方法。

背景技术

电力弹簧是一种用以解决电压波动、稳定电网电压的自动控制装置。与传统的无功补偿设备不同，电力弹簧可以广泛分布在电网任意点，只要存在非关键性负载，电力弹簧就能与之串联构成智能负载，以保证关键性负载上的电压稳定，同时，为了降低电力弹簧电路中的谐波含量、减少电压畸变，目前常采用LC低通滤波器进行谐波滤除，但实际应用中，LC低通滤波器容易发生谐振现象。

作为一种新的智能电网技术，电力弹簧的功能主要是在电压波动时将关键性负载电压稳定在预期值附近，同时减少关键性负载电压畸变、提高电能质量，通过对电力电子变换器进行控制，能自动将配电网母线上的电压波动转移到非关键负载，从而保障连接在母线上的关键负载的电压稳定，由此可知，电力弹簧对控制器的要求特别高，控制器的控制参数对保障电力弹簧的稳定运行、关键负载电压的稳定性与高电能质量起着至关重要的作用。

PI控制器具有结构简单、设计简单、稳定性良好且适用性广等优点，实际应用中电力弹簧通常采用PI控制器，电力弹簧PI控制器参数的整定方法通常采用零、极点相消法，但这种参数整定方法并未考虑时域性能的需求，容易造成控制器响应慢、动态调节效果不佳，难以实现电力弹簧PI控制的快速性和稳定性。

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基于电力弹簧电路结构的PI控制参数整定方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于电力弹簧电路结构的PI控制参数整定方法，包括以下步骤：

1)根据电力弹簧的电路结构，求取PI控制器传递函数；

2)由所述步骤1)中的PI控制器控制传递函数，求取对应的特征方程；

3)由所述步骤3)中的特征方程，求取对应的劳斯阵列表；

4)根据劳斯判据，获取PI控制参数的整定范围；

5)由所述步骤4)中PI控制参数的整定范围，计算得到PI控制参数的整定约束条件。

优选的，所述步骤1)中电力弹簧的电路结构，包括直流电压源、线路电阻、电力电子变换器、滤波电感、滤波电阻、滤波电容、关键性负载电阻和非关键性负载电阻，所述的直流电压源的正极、线路电阻、关键性负载电阻和直流电压源的负极依次连接，所述的电力电子变换器的第一输出端、滤波电感、滤波电阻、滤波电容和电力电子变换器的第二输出端依次连接，所述滤波电容的一端连接到线路电阻与关键性负载电阻之间，所述滤波电容的另一端通过非关键性负载电阻连接到直流电压源的负极与关键性负载电阻之间，所述滤波电感、滤波电阻和滤波电容共同构成LRC滤波器，用于滤除所述电力电子变换器产生的谐波，并抑制谐振。

优选的，所述步骤1)的具体过程包括：

101)对电力弹簧的电路结构进行线性转换，以得到状态空间数学模型；

102)由所述步骤101)中的状态空间数学模型，获取电力弹簧PI控制结构框图；

103)根据所述步骤102)中的PI控制结构框图，求取PI控制器传递函数。