本發(fā)明涉及控制領(lǐng)域，尤其涉及一種用于功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的諧振線性二次型控制系統(tǒng)以及控制方法。

背景技術(shù)：

1、功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(power?conversion?system，pcs)，也可以稱(chēng)為變流器，可以控制電池的充電和放電過(guò)程，執(zhí)行ac/dc轉(zhuǎn)換，并且作為電流源逆變器csi或離網(wǎng)電壓源逆變器vsi直接向并網(wǎng)的交流電網(wǎng)供電。pcs由dc/ac雙向轉(zhuǎn)換器、控制單元等組成。

2、pcs控制器通過(guò)通信接收后臺(tái)控制指令，根據(jù)功率指令的符號(hào)和大小控制轉(zhuǎn)換器對(duì)電池進(jìn)行充電或放電，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)有功功率和無(wú)功功率的調(diào)節(jié)。pcs控制器通過(guò)can接口與電池管理系統(tǒng)(bms)通信，以獲得電池組的狀態(tài)信息，其可以實(shí)現(xiàn)電池的保護(hù)性充電和放電，保障電池安全運(yùn)行。因此需要一種低穩(wěn)定性誤差和高性能的用于pcs的控制系統(tǒng)和控制方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制方法，所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)用于將直流總線的電壓逆變后輸出至電網(wǎng)，所述控制方法包括：

2、基于來(lái)自所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的逆變輸出電流以及電流參考值獲得電流誤差值；

3、基于所述電流誤差值獲得諧振控制輸出；

4、基于所述諧振控制輸出、所述逆變輸出電流的增益、以及來(lái)自所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的直流總線正負(fù)邊電壓差的增益獲得第一占空比中間值；

5、基于電網(wǎng)電壓以及所述第一占空比中間值獲得脈寬調(diào)制波占空比，所述脈寬調(diào)制波占空比用于控制所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的輸出。

6、在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制方法還包括：將來(lái)自所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的逆變輸出電流不同的相分別乘以相應(yīng)的增益系數(shù)，獲得所述逆變輸出電流的增益。

7、在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制方法還包括：將來(lái)自所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的直流總線正負(fù)邊電壓差乘以相應(yīng)的增益系數(shù)，獲得所述直流總線正負(fù)邊電壓差的增益。

8、在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制方法還包括：將電網(wǎng)電壓輸入向量乘以獲得所述電網(wǎng)電壓的增益，其中bp為占空比輸入矩陣，bg為電網(wǎng)電壓輸入矩陣，

9、

10、其中，l為所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的逆變電感量，vbus為直流總線電壓。

11、在一個(gè)實(shí)施例中，基于所述電流誤差值獲得諧振控制輸出的步驟還包括：

12、將所述電流誤差值乘以諧振控制器的傳遞函數(shù)獲得諧振控制輸出，其中傳遞函數(shù)為：

13、

14、ωo為電網(wǎng)電壓角頻率，k5?k6為諧振控制輸出矩陣的增益系數(shù)，s為控制傳遞函數(shù)的算子微分。

15、在一個(gè)實(shí)施例中，基于所述電流誤差值獲得諧振控制輸出的步驟還包括：

16、將所述電流誤差值與諧振控制的輸入矩陣bc的乘積與諧振控制的狀態(tài)向量與諧振控制的狀態(tài)矩陣ac的乘積相加后進(jìn)行積分，獲得諧振控制的狀態(tài)向量；

17、將諧振控制的狀態(tài)向量乘以諧振控制的輸出矩陣cc后，獲得所述諧振控制輸出；

18、其中，cc＝[k5?k6]。

19、在一個(gè)實(shí)施例中，所述電網(wǎng)包括三個(gè)相，所述控制方法還包括：

20、基于來(lái)自并網(wǎng)逆變控制的逆變有功及無(wú)功控制環(huán)路的輸出電流有效值，以及αβγ坐標(biāo)系下的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的輸出交流αβ軸電壓與交流標(biāo)準(zhǔn)正弦電壓的比值，獲得αβ軸的電流參考值。

21、在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制方法還包括：

22、基于總線電壓差參考值以及來(lái)自所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的直流總線正負(fù)邊電壓差，獲得電壓差誤差值；

23、基于所述電壓差誤差值，通過(guò)比例積分控制獲得γ軸的電流參考值。

24、在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制方法還包括：

25、基于αβγ軸的電流參考值，功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的輸出交流電容電流補(bǔ)償值，以及來(lái)自所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的逆變輸出電流，獲得電流誤差值。

26、在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制方法還包括：

27、基于所述第一占空比中間值以及逆變調(diào)制波增益系數(shù)的倒數(shù)獲得電流環(huán)占空比；

28、基于所述電網(wǎng)電壓以及直流總線電壓獲得前饋占空比；

29、基于所述電流環(huán)占空比以及所述前饋占空比獲得所述脈寬調(diào)制波占空比。

30、本發(fā)明還提供一種用于功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)用于將直流總線的電壓逆變后輸出至電網(wǎng)，所述控制系統(tǒng)包括：

31、第一減法器，用于接收來(lái)自所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的逆變輸出電流以及電流參考值，并輸出電流誤差值；

32、諧振控制器，用于接收所述電流誤差值，并輸出諧振控制輸出；

33、第二減法器，用于接收所述諧振控制輸出、所述逆變輸出電流的增益、以及來(lái)自所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的直流總線正負(fù)邊電壓差的增益，將所述諧振控制輸出中的每一相減去所述逆變輸出電流的每一相的增益，并減去所述直流總線正負(fù)邊電壓差的增益，得到第一占空比中間值；

34、第三減法器，用于基于電網(wǎng)電壓以及所述第一占空比中間值輸出脈寬調(diào)制波占空比，所述脈寬調(diào)制波占空比用于控制所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的逆變輸出電流。

35、在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)還包括第一乘法器，用于接收來(lái)自所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的逆變輸出電流，將其不同的相分別乘以相應(yīng)的增益系數(shù)，并輸出逆變輸出電流的增益。

36、在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)還包括第二乘法器，用于接收來(lái)自所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的直流總線正負(fù)邊電壓差將其乘以相應(yīng)的增益系數(shù)，并輸出直流總線正負(fù)邊電壓差的增益。

37、在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)還包括第三乘法器，用于接收電網(wǎng)電壓輸入向量，將其乘以后輸出電網(wǎng)電壓的增益，其中bp為占空比輸入矩陣，bg為電網(wǎng)電壓輸入矩陣，

38、

39、其中，l為所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的逆變電感量，vbus為直流總線電壓。

40、在一個(gè)實(shí)施例中，所述諧振控制器的傳遞函數(shù)為：

41、

42、其中，ωo為電網(wǎng)電壓角頻率，k5?k6為諧振控制輸出矩陣的增益系數(shù)，s為控制傳遞函數(shù)的算子微分。

43、在一個(gè)實(shí)施例中，所述諧振控制器包括:

44、第四乘法器，用于接收所述電流誤差值，將其乘以諧振控制的輸入矩陣bc后輸出；

45、第一加法器，用于接收來(lái)自所述第四乘法器的輸出以及所述第一加法器的輸出的積分的增益，并輸出諧振控制狀態(tài)向量的微分；

46、積分器，用于接收所述諧振控制狀態(tài)向量的微分，并輸出諧振控制的狀態(tài)向量；

47、第五乘法器，用于接收所述諧振控制的狀態(tài)向量，將其乘以諧振控制的狀態(tài)矩陣ac后輸出至所述第一加法器；

48、第六乘法器，用于接收所述諧振控制的狀態(tài)向量，將其乘以諧振控制的輸出矩陣cc后，輸出所述諧振控制輸出；

49、其中，cc＝[k5?k6]。

50、在一個(gè)實(shí)施例中，所述電網(wǎng)包括三個(gè)相，所述控制系統(tǒng)還包括：

51、第七乘法器，用于接收來(lái)自并網(wǎng)逆變控制的逆變有功及無(wú)功控制環(huán)路的輸出電流有效值，以及αβγ坐標(biāo)系下的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的輸出交流αβ軸電壓與交流標(biāo)準(zhǔn)正弦電壓的比值，并輸出αβ軸的電流參考值。

52、在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)還包括：

53、第四減法器，用于接收總線電壓差參考值以及來(lái)自所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的直流總線正負(fù)邊電壓差，并輸出電壓差誤差值；

54、比例積分控制器，用于接收所述電壓差誤差值，并輸出γ軸的電流參考值。

55、在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一減法器還用于接收αβγ軸的電流參考值，將其加上功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的輸出交流電容電流補(bǔ)償值，減去來(lái)自所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的逆變輸出電流，并輸出電流誤差值。

56、在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)還包括：

57、第八乘法器，用于接收所述第一占空比中間值，將其乘以逆變調(diào)制波增益系數(shù)的倒數(shù)后輸出電流環(huán)占空比；

58、前饋，用于基于所述電網(wǎng)電壓以及直流總線電壓，獲得前饋占空比；

59、第三減法器，用于基于所述電流環(huán)占空比以及所述前饋占空比，獲得所述脈寬調(diào)制波占空比。

60、本發(fā)明的用于功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和控制方法提供了一種新型的諧振線性二次型調(diào)節(jié)器，其包括諧振控制器和線性二次型調(diào)節(jié)器。通過(guò)在狀態(tài)向量中包含直流總線正負(fù)邊電壓差來(lái)衰減其對(duì)逆變輸出電流的影響，并獲得了低穩(wěn)定性誤差和高性能。