敏度函數(shù)關(guān)系式的敏感度偏差評價參數(shù)調(diào)節(jié)精度，同時還可W根據(jù)和 Sfl樹，通過調(diào)節(jié)參數(shù)ki和k2的數(shù)值來設(shè)計并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的魯棒性，W及根據(jù)^氣幻，通過 調(diào)節(jié)參數(shù)kp的數(shù)值來調(diào)節(jié)并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的帶寬。
[0120] 本發(fā)明在步驟S2中新提出一種對弱電網(wǎng)下并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)的敏感度分析方法， 從系統(tǒng)對各參數(shù)的敏感度來分析系統(tǒng)的性能并且根據(jù)各參數(shù)敏感度之間的關(guān)系得到了參 數(shù)調(diào)節(jié)的數(shù)學關(guān)系，來抑制Lg的變化和過大對系統(tǒng)造成的影響，保持系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定 裕度下也有很好的系統(tǒng)帶寬。
[0121] 一方面，從敏感度理論分析可知，系統(tǒng)控制器參數(shù)的選取對設(shè)計一個魯棒系統(tǒng)十 分重要。通過上述調(diào)節(jié)公式可知，不僅可W通過（Akp，Aki)或者（Aki，Ak2)來保持Gci(s) 不變，而且也可W同時調(diào)節(jié)（Akp, Aki)和（Aki, Ak2)來實現(xiàn)。
[0122] 但是，隨著Lg的增大，濾波器的固有諧振頻率減小，因此原來的Gci(s)很可能不是 一個最優(yōu)系統(tǒng)。我們需要對其進行一定的微調(diào)W保持系統(tǒng)有一個合適的帶寬。根據(jù)式(4)可 知，ti(s)保持了 Skp(S)的高頻增益，運意味著kp的變化對系統(tǒng)的低頻增益有較大的影響，表 明kp對系統(tǒng)的帶寬起決定性影響；式(5)中t2(S)則與ti(s)的結(jié)論相反。由于高頻增益本身 變化很小，所Wki的變化對系統(tǒng)的影響很小。因此，可W通過增大kpW增大帶寬或減小kpW 減小帶寬實現(xiàn)帶寬的微調(diào)。
[0123] 另外，從式(6)和(7)可W看出內(nèi)環(huán)的前向增益ki和反饋系數(shù)k2對系統(tǒng)的影響是完 全不同的，它們的選取對設(shè)計一個魯棒性較好的系統(tǒng)十分重要。而傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)往往只 有ki或者k2,運嚴重制約了魯棒系統(tǒng)的設(shè)計，而且也無法實現(xiàn)通過式（11)來保持Gcd(S)基本 不變。
[0124] 下面通過仿真實驗進行仿真驗證，仿真參數(shù)：
[0125] 電網(wǎng)線電壓Us:380V;
[0126] 直流母線電壓ud。:700V;
[0127] 電網(wǎng)頻率:50Hz;
[012引開關(guān)頻率：10k化；
[0129] 1^1 = 3mH;
[0130] 0=10μΡ；
[0131] L2=lmH。
[0132] 不同情況下的系統(tǒng)控制器參數(shù)如表1所示：
[0133] 表1
[0134]
?0135]仿真結(jié)果如圖4和圖5所示，仿真結(jié)果數(shù)據(jù)如表2所示:
[0136] 表2
[0137]
[0138] 表2中，Gm為系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的幅值裕度，化為系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的相位裕度， fB為閉環(huán)系統(tǒng)的帶寬頻率。
[0139] 仿真中化se 1和2表明Lg的增大會引起系統(tǒng)帶寬的減小;Cases(l，2,3)，化ses(l， 2，6)和化ses (1，2，9)則證明了式（10)和（11)的正確性，它保持系統(tǒng)帶寬在1曲Z左右和良好 的穩(wěn)定裕度。Cases(3,4,5)則表明kp的減小導致了系統(tǒng)帶寬的嚴重降低，而ki對系統(tǒng)的影響 較小?；痵es(l，7,8)則表明內(nèi)環(huán)的前向增益ki和反饋系數(shù)k2對系統(tǒng)的影響是完全不同的，它 們的選取對設(shè)計一個魯棒性較好的系統(tǒng)十分重要。
[0140] 綜上，本發(fā)明一方面通過對各參數(shù)的敏感度分析，建立了電網(wǎng)阻抗、控制器參數(shù)和 整個系統(tǒng)之間的關(guān)系，并根據(jù)電網(wǎng)阻抗、控制器參數(shù)和整個系統(tǒng)之間的關(guān)系建立了電網(wǎng)阻 抗變化與控制器參數(shù)的函數(shù)調(diào)節(jié)關(guān)系，極大地減小電網(wǎng)阻抗對系統(tǒng)的影響；另一方面通過 敏感度的角度來分析解釋變化的高電網(wǎng)阻抗對系統(tǒng)的影響，且通過敏感度分析可W獲得系 統(tǒng)各參數(shù)在整個系統(tǒng)中更具體的影響與作用，并據(jù)此獲得系統(tǒng)控制器參數(shù)選取的方法，可 W有效地設(shè)計出一個魯棒性好的系統(tǒng)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于靈敏度分析的并網(wǎng)逆變系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整方法，并網(wǎng)逆變系統(tǒng)包括依次連接直 流母線電壓、逆變器、LCL濾波器、電網(wǎng)阻抗和電網(wǎng)電壓，以及接入LCL濾波器和電網(wǎng)阻抗之 間的負載，其特征在于，該方法包括以下步驟： SI:設(shè)置并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的外環(huán)調(diào)節(jié)參數(shù)和內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)參數(shù)，并設(shè)電網(wǎng)阻抗呈電感性以及 負載為無窮大，得到并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)Gca(S)，滿足以下公式：式中，Irrf表示參考入網(wǎng)電流，ig表示入網(wǎng)電流，kp表示外環(huán)調(diào)節(jié)參數(shù)中的比例參數(shù)，ki 表示外環(huán)調(diào)節(jié)參數(shù)中的積分參數(shù)，Iu表示內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)參數(shù)中的內(nèi)環(huán)前向增益，k2表示內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié) 參數(shù)中的內(nèi)環(huán)反饋系數(shù)，L 1表示LCL濾波器中的逆變側(cè)濾波電感，C表示LCL濾波器中的濾波 電容，L2表示LCL濾波器中的并網(wǎng)側(cè)濾波電感，L g表示呈電感性的電網(wǎng)阻抗，s表示復數(shù)參量； S2:基于系統(tǒng)靈敏度的定義，由并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)獲得并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中各 參數(shù)的靈敏度函數(shù)，存在以下靈敏度函數(shù)關(guān)系式：式中，I表示呈電感性的電網(wǎng)阻抗的靈敏度函數(shù)，表示外環(huán)調(diào)節(jié)參數(shù)中的 比例參數(shù)的靈敏度函數(shù)，>表示外環(huán)調(diào)節(jié)參數(shù)中的積分參數(shù)的靈敏度函數(shù)，?表 示內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)參數(shù)中的內(nèi)環(huán)前向增益的靈敏度函數(shù)，1表示內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)參數(shù)中的內(nèi)環(huán)反饋 系數(shù)的靈敏度函數(shù)； S3:根據(jù)靈敏度函數(shù)關(guān)系式得到以下參數(shù)調(diào)節(jié)公式：式中，Δ Lg表示呈電感性的電網(wǎng)阻抗的調(diào)節(jié)差值，Δ kP表示外環(huán)調(diào)節(jié)參數(shù)中的比例參數(shù) 的調(diào)節(jié)差值，A Iu表示外環(huán)調(diào)節(jié)參數(shù)中的積分參數(shù)的調(diào)節(jié)差值，△1^1表示內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)參數(shù)中的 內(nèi)環(huán)前向增益的調(diào)節(jié)差值，Ak 2表示內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)參數(shù)中的內(nèi)環(huán)反饋系數(shù)的調(diào)節(jié)差值； S4:根據(jù)參數(shù)調(diào)節(jié)公式調(diào)節(jié)參數(shù)匕、1^、1^和1?的數(shù)值來消除1^變化所產(chǎn)生的影響，并以 靈敏度函數(shù)關(guān)系式的敏感度偏差評價參數(shù)調(diào)節(jié)精度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于靈敏度分析的并網(wǎng)逆變系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整方法，其特征 在于，所述步驟Sl中，根據(jù)勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)，獲得并網(wǎng)逆變系統(tǒng)穩(wěn)定的約束條件為：3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于靈敏度分析的并網(wǎng)逆變系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整方法，其特征 在于，所述系統(tǒng)靈敏度的定義為系統(tǒng)傳遞函數(shù)的變化率與受控對象傳遞函數(shù)的變化率之 比，所述并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中各參數(shù)的靈敏度函數(shù)為系統(tǒng)傳遞函數(shù)的變化率與參數(shù)的變化率之 比。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于靈敏度分析的并網(wǎng)逆變系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整方法，其特征 在于，所述呈電感性的電網(wǎng)阻抗的靈敏度函數(shù)滿足以下公式：所述外環(huán)調(diào)節(jié)參數(shù)中的比例參數(shù)的靈敏度函數(shù)滿足以下公式：G3(s) = Gi(s)+G2(s)-kikPs-kiki; 所述外環(huán)調(diào)節(jié)參數(shù)中的積分參數(shù)的靈敏度函數(shù)>滿足以下公式：所述內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)參數(shù)中的內(nèi)環(huán)前向增益的靈敏度函數(shù)>滿足以下公式：所述內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)參數(shù)中的內(nèi)環(huán)反饋系數(shù)的靈敏度函數(shù)*Sf1(S)滿足以下公式：5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于靈敏度分析的并網(wǎng)逆變系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整方法，其特征 在于，所述步驟S4還包括:根據(jù)通過調(diào)節(jié)參數(shù)k#Pk2的數(shù)值來設(shè)計并網(wǎng)逆 變系統(tǒng)的魯棒性。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于靈敏度分析的并網(wǎng)逆變系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整方法，其特征 在于，所述步驟S4還包括:根據(jù)通過調(diào)節(jié)參數(shù)kP的數(shù)值來調(diào)節(jié)并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的帶 寬。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于靈敏度分析的并網(wǎng)逆變系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整方法，其特征 在于，所述步驟S4中經(jīng)過參數(shù)調(diào)節(jié)后，靈敏度函數(shù)關(guān)系式的敏感度偏差.^等效為：
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于靈敏度分析的并網(wǎng)逆變系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整方法，包括以下步驟：S1：設(shè)置并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的外環(huán)調(diào)節(jié)參數(shù)和內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)參數(shù)，得到并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)；S2：基于系統(tǒng)靈敏度的定義獲得并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中各參數(shù)的靈敏度函數(shù)以及靈敏度函數(shù)關(guān)系式；S3：根據(jù)靈敏度函數(shù)關(guān)系式得到參數(shù)調(diào)節(jié)公式；S4：根據(jù)參數(shù)調(diào)節(jié)公式調(diào)節(jié)參數(shù)的數(shù)值來消除電網(wǎng)阻抗變化所產(chǎn)生的影響，并以靈敏度函數(shù)關(guān)系式的敏感度偏差評價參數(shù)調(diào)節(jié)精度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過敏感度分析設(shè)計實現(xiàn)在電網(wǎng)阻抗發(fā)生變動時通過調(diào)節(jié)參數(shù)始終保持系統(tǒng)有較好的穩(wěn)定裕度和帶寬的控制策略，具有降低系統(tǒng)復雜度、控制精度高、實現(xiàn)成本低、實用性強等優(yōu)點。
【IPC分類】H02J3/38
【公開號】CN105490301
【申請?zhí)枴緾N201610031212
【發(fā)明人】趙晉斌, 何超杰, 李浩然
【申請人】上海電力學院
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2016年1月18日