[发明专利]一种电网电压不对称情况下的电流控制精度改进策略

权利要求书

1.一种电网电压不对称情况下的电流控制精度改进策略，其特征在于：

1)首先需要对数字控制系统的延时以及死区时间进行补偿，在此基础上通过对传统MMC桥臂电流的控制策略进行改进，将无差拍控制和重复控制相结合。前者动态性能好，暂态反应快，后者稳态性能好，两种方法相结合可提高系统在不同工况下的控制精度，同时实现交流侧电流控制和相间环流控制。

2)电流控制精度的改进策略首先通过离散数学建模方法建立MMC上桥臂电流的离散数学模型，基于理想无差拍控制的理想条件，建立实际电流无差地跟踪其指令电流模型，引入无差拍系数将闭环极点从单位圆上推移到圆内，提高控制系统稳定性，综合重复控制对电网电压不对称的情况的电流控制策略进行研究。

2.如权利1要求所述的电网电压不对称情况下的电流控制精度改进策略，其特征在于：

无差拍-重复控制是一种基于离散数学模型的数字控制方法，具有结构简单、响应速度快、易于数字化实现等优点。由于上、下桥臂可采用相同的桥臂电流控制器，因此实际设计时可以只对上桥臂电流的控制进行控制器的设计。

3.如权利1要求所述的电网电压不对称情况下的电流控制精度改进策略，其特征在于：

由于MMC的运行效率较高，桥臂损耗很小，因此，忽略桥臂电阻，首先将MMC模型进行离散化处理，然后获取MMC上桥臂电流的离散数学模型。引入无差拍系数会提高系统稳定性，但降低了控制精度。无差拍控制依赖于数学建模的精确性，模型参数的偏移、采样误差、电力电子开关的死区效应等因素都会影响其控制性能。而单一的重复控制器动态性能差。为此，本项目将重复控制嵌入到无差拍控制系统中，用于改善无差拍控制的稳态性能，提高其抗扰动能力。可实现对桥臂电流的快速准确跟踪，有效降低了交流侧电流和环流THD含量。

4.如权利1要求所述的电网电压不对称情况下的电流控制精度改进策略，其特征在于：

重复控制是一种基于内模原理的控制方法，可以等效为积分器与多组谐振调节器并联而成，可以抑制各次谐波，能够在基频及其整数倍的频率处提供高增益，理论上能实现对正弦电流的无静差控制，因此，可以对直流信号和各次谐波信号进行有效控制。通过内置重复控制器，改善无差拍控制的缺陷，消除周期性稳态误差，通过设置低通滤波器及补偿器改善系统的稳定性。其开环传递函数表达式为:式中，Q(z)z^-N为周期积分环节，f_s为采样频率，f₁为电网基波频率。若内模系数Q(z)＝1，则系统在高频段的稳定性较差。Q(z)可以取小于1的常数，也可以采用一阶零相移低通滤波器，其表达式为：Q(z)＝0.25z+0.5+0.25z^-1，相比于小于1的常数，采用一阶零相移低通滤波器在低频段具有更高的增益，在高频段具有更好的稳定性，因此，本文采用一阶零相移低通滤波器。作为Q(z)。z^m主要用于补偿反馈控制系统滞后的相位，以提高整个控制系统的稳定性。

5.如权利1要求所述的电网电压不对称情况下的电流控制精度改进策略，其特征在于：

传统无差拍控制的数据采样、计算及占空比输出应该同时完成，但在实际工程应用中，由于受数据采样的影响，占空比输出会滞后于实际采样一定拍数，受延时时间Td的影响，会造成电网电流的预测误差，且无差拍控制算法中由于电感参数的波动及在各种干扰的作用下必然存在稳态误差，这种误差为周期性信号，其周期与电网基波周期一致。而重复控制能很好地消除周期性扰动，实现对正弦信号的无差跟踪，理论上将传统无差拍控制与重复控制相结合可获得快速的动态响应及零稳态误差输出。