《新能源发电与控制技术 第4版》 课件 第2章 电力变换与控制技术基础知识.ppt

*机械工业出版社在相控开关动作时出现跌落，控制系统检测出误差然后重复控制器根据重复控制算法得到补偿量，补偿量uc与参考信号ur的和作为新的控制量，对输出进行调节；uc根据检测到的uc不断更新，直到uc=0时为止，这时刚好补偿了扰动的作用，以后多周期中便不再调整，重复使用，而系统处于稳态运行，就像没有扰动作用一样。由于在重复控制实用过程中只能采用数字方式实现，因而重复控制算法为离散方程。设参考信号周期为T,采样周期为Ta,则N=T/Ta为一个信号周期中的采样次数。一个信号周期中不同采样周期用k表示(k=N),不同信号周期用j表示，那么重复控制算法可表示为（2-21）*机械工业出版社式中，Gc为根据误差决定补偿量大小的变换关系。由式2-21可见，如果在第j个信号周期的第k个采样时刻检测到误差不等于零，则说明是由在此之前算出的补偿量Uc(k,j)不合适造成的，于是在下一个信号周期的第k个采样时刻将补偿量调整为；如果在第j个信号周期的第k个采样时刻检测到误差等于零，则在下一个信号周期的第k个采样时刻补偿量将保持为，不再调整。从Uc的计算过程可见，重复控制中补偿量实际上可以看做对不同信号周期中采样周期序号k相同的时刻上的误差进行积分运算控制，当负载变化周期与信号周期相同时，虽然从整个信号周期看负载是时变的，但从不同信号周期中采样周期序号k相同的各个时刻分别来看，负载是不变的。*机械工业出版社即重复控制把一个信号周期划分为N个独立控制区间，使一个时变扰动抑制过程转化为N个时不变扰动单独抑制过程，以达到稳态无静差控制。正弦指令跟踪也具有类似调节过程。对式2-21做z变换可得重复控制算法z域表达式为：（2-22）*机械工业出版社重复控制器的设计就是对重复控制算法的设计，包括积分运算和补偿器。逆变器波形控制系统是一个指令呈正弦变化、负载扰动按正弦或按非正弦规律变化的伺服系统，从稳态运行来看，线性负载下扰动和指令同频率，非线性负载下扰动含有基波以及基波频率整数倍的多重谐波，如果要求输出波形实现无静差，可以运用控制理论中的内模原理(Internal-ModelPrinciple)进行重复控制算法的设计。内模原理是把作用于系统的外部信号（含指令信号和扰动信号）的动力学模型植入控制器以构成髙精度反馈控制系统的一种设计原理。控制器包含的外部信号的数学模型成为“内模”。1.基于内模原理的重复控制算法*机械工业出版社图2-88重复信号发生器式(2-22)中1/(1-z-N)实际上是一个周期延迟正反馈环节，如图2-88a所示，它起到与积分环节相似的作用：对以基波周期重复出现的误差ue进行以周期为步长的累加，并在输入信号ue消失后持续不断地重复输出与上周期波形相同的信号，把它称为重复信号发生器。1/(1-z-N)形成了包含正弦指令和(线性或非线性)负载扰动的综合内模，因而重复控制可使逆变器输出波形实现理论上的无静差。*机械工业出版社但考虑稳定性和鲁棒性因素，实际采用如图2-6-10b的改进型重复信号发生器1/[1-Q(z)z-N]，其中Q(z)可选为一个低通滤波器或一个略小于1的常数,以减弱积分作用。将误差的纯积分改为这种“准积分”的作用在于以牺牲无静差为代价提高系统的稳定性。根据内模积分的误差信息，补偿器的任务就是对误差(包含多种谐波分量)提供合适的相位补偿和幅值补偿，以在下一周期的适当时刻输出控制量Uc抵消掉误差Ue。但是相位补偿难以对误差中丰富的频率成分一一准确补偿，而且实际系统模型也不可能精确，为此提出一种利用超前环节进行相位补偿、结合低通滤波器改善鲁棒性的补偿器，即（2-23）*机械工业出版社式中，比例项k为重复控制增益；zk是做相位补偿的超前环节；低通滤波器S(z)一方面抵消逆变器对象较高的谐振峰值，使之不破坏稳定性，另一方面增强前向通道的高频衰减特性，提高稳定性和抗高频干扰能力。超前环节zk应补偿滤波器S(z)和对象Gp(z)总的中低频段相位滞后。控制量的“超前实施”zk依赖于周期延迟环节变得可实现，即控制量在下一信号周期提前k拍实施。图2-6-11所示为基于内模原理的重复控制框图，由此可见，Gc(z)通过在中低频段实现对消、在高频段借助衰减特性杜绝因高频对消欠佳导致的振荡，从而在提高系统稳定性和鲁棒性的基础上改善波形校正效果。改进型重复信号发生器中的可取为常数如0.95,也可取为零相移陷波滤波器，即（2-24）*机械工业出版社图2-89基于内膜原理的重复控制框图针对Q(z)两种情况给出重复控制器的一般设计步骤如下：1) 测得逆变器对象空载时的