一种逆变器的参数在线辨识方法
阅读说明：本技术 一种逆变器的参数在线辨识方法 (Parameter online identification method for inverter ) 是由 施建强 李双 徐梦溪 田峰敏 于 2021-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种逆变器的参数在线辨识方法,包括：获取逆变器闭环调制波的基波分量；将获取到的基波分量作为逆变器开环调制信号波,将逆变器切换至开环调制,并运行半个周期；采集并预处理逆变器三相电压电流数据,得到电压电流的基波d、q轴分量；将得到的电压电流的基波d、q轴分量输入预先获得的求解表达式,计算得到逆变器的电感、电容参数。本发明不需要获取电感、电容参数的初值就能够在线辨识滤波电感、电容参数,且在逆变器不同负载强度下以及电感、电容参数偏移时均能够保证辨识精度。(The invention discloses an inverter parameter online identification method, which comprises the following steps: acquiring a fundamental component of a closed-loop modulation wave of an inverter; taking the obtained fundamental component as an open-loop modulation signal wave of the inverter, switching the inverter to open-loop modulation, and operating for a half cycle; collecting and preprocessing three-phase voltage and current data of the inverter to obtain fundamental wave d and q axis components of the voltage and current; and inputting the obtained d and q axis components of the fundamental wave of the voltage and the current into a pre-obtained solving expression, and calculating to obtain the inductance and capacitance parameters of the inverter. The method can identify the filter inductance and capacitance parameters on line without acquiring initial values of the inductance and capacitance parameters, and can ensure the identification precision under different load strengths of the inverter and during the deviation of the inductance and capacitance parameters.)
技术领域
本发明涉及一种逆变器的参数在线辨识方法，属于逆变器参数辨识
技术领域
。背景技术
作为连接直流电压源与交流负载(或电网)的电能转换设备，逆变器用途十分广泛，例如并网逆变器、不间断电源(uniterruptible power supply,UPS)、动态电压恢复器等。
为实现对指令值的精确跟踪,同时快速响应负载的变化，目前逆变器的主要控制方法有：电压单环控制、电压外环电流内环双闭环控制、最优输出电压控制、滑膜变结构控制、预测控制等。其中电压电流双闭环控制具有结构简单、物理意义清晰、理论基础完备等优点。
当双环控制器为PI控制器时，由于PI控制器跟踪交流指令时存在稳态误差，所以需要使用Park变换将电压电流从三相静止坐标系变换到同步旋转坐标系进行控制，变换后的d轴、q轴电压电流分量存在耦合，一般采用前馈的方式解耦。然而，滤波器电容电感的参数误差会影响解耦效果。
现有技术中针对传统双闭环控制策略进行如下改进：引入扰动观测器，将耦合项和负载电流变化视为扰动，改善了系统的灵敏度指标，提高了系统的抗干扰能力。但是，控制器的PI参数设计对系统的闭环性能的影响较大，当电容、电感、电阻存在误差时，会导致系统的传递函数模型不准确从而影响PI参数的设计效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种逆变器的参数在线辨识方法，不需要获取电感、电容参数的初值就能够在线辨识滤波电感、电容参数，且在逆变器不同负载强度下以及电感、电容参数偏移时均能够保证辨识精度。为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种逆变器的参数在线辨识方法，包括：
获取逆变器闭环调制波的基波分量；
将获取到的基波分量作为逆变器开环调制信号波，将逆变器切换至开环调制，并运行半个周期；
采集并预处理逆变器三相电压电流数据，得到电压电流的基波d、q轴分量；
将得到的电压电流的基波d、q轴分量输入预先获得的求解表达式，计算得到逆变器的电感、电容参数。
结合第一方面，进一步地，所述获取逆变器闭环调制波的基波分量，包括：对逆变器闭环调制波分量进行一周期的积分，提取得到逆变器闭环调制波的基波分量。
结合第一方面，进一步地，所述半个周期的时长为0.01s。
结合第一方面，进一步地，所述逆变器三相电压电流数据为逆变器电感电流i、电容电压u0、输出电流i0的三相数据。
结合第一方面，进一步地，所述采集并预处理三相电压电流数据，得到电压电流的基波d、q轴分量，包括：
采集逆变器电感电流i、电容电压u0、输出电流i0的三相数据；
使用派克变换将电感电流i、电容电压u0、输出电流i0和开环调制信号波从三相静止坐标系变换到两相同步旋转坐标系，得到电压电流的d、q轴分量；
对电压电流的d、q轴分量进行一周期的积分，得到电压电流的基波d、q轴分量。
结合第一方面，进一步地，所述预先获得的求解表达式，通过以下步骤获得：
根据逆变器电路结构，建立三相静止坐标系下的电压电流方程，如下式所示：
式(1)中，ia、ib、ic表示滤波电感的三相电流；ioa、iob、ioc表示逆变器输出电流；ua、ub、uc表示逆变器桥臂中点电压；uoa、uob、uoc表示逆变器输出电压；L表示滤波电感；R表示滤波电感L的寄生电阻；C表示滤波电容；
对式(1)进行派克变换，得到两相同步旋转坐标系下的电压电流方程，如下式所示：
式(2)、(3)中，ud1、uq1表示桥臂中点电压u的基波d轴、q轴分量；id1、iq1表示逆变器电感电流i的基波d轴、q轴分量；uod1、uoq1表示逆变器电容电压u0的基波d轴、q轴分量；iod1、ioq1表示逆变器输出电流i0的基波d轴、q轴分量，ω表示基波角频率；
根据式(2)和式(3)得到逆变器滤波电感电容参数的求解表达式，如下式所示：
结合第一方面，进一步地，所述桥臂中点电压u等于将逆变器切换至开环调制并运行半个周期后的逆变器开环调制信号波。
结合第一方面，进一步地，还包括在计算得到逆变器的电感、电容参数后，将逆变器恢复至闭环调制模式。
第二方面，本发明提供了一种逆变器的参数在线辨识装置，包括：
获取模块：用于获取逆变器闭环调制波的基波分量；
逆变器切换模块：用于将获取到的基波分量作为逆变器开环调制信号波，将逆变器切换至开环调制，并运行半个周期；
第一计算模块：用于采集并预处理逆变器三相电压电流数据，得到电压电流的基波d、q轴分量；
第二计算模块：用于将得到的电压电流的基波d、q轴分量输入预先获得的求解表达式，计算得到逆变器的电感、电容参数。
与现有技术相比，本发明实施例所提供的一种逆变器的参数在线辨识方法所达到的有益效果包括：
本发明获取逆变器闭环调制波的基波分量；将获取到的基波分量作为逆变器开环调制信号波，将逆变器切换至开环调制，并运行半个周期；采集并预处理逆变器三相电压电流数据，得到电压电流的基波d、q轴分量；本发明将电压电流的基波d、q轴分量输入预先获得的求解表达式，计算得到逆变器的电感、电容参数，不需要获取电感、电容参数的初值就能够在线辨识滤波电感、电容参数；本发明用开环调制信号波代替省去桥臂中点电压传感器，节省了硬件成本；本发明在逆变器不同负载强度下以及电感、电容参数偏移时均能够保证辨识精度，不会影响系统的运行；本发明对改善系统的闭环性能，提高鲁棒性很有意义。
附图说明
图1是本发明提供的一种逆变器的参数在线辨识方法的流程图；
图2是本发明提供的一种逆变器的参数在线辨识方法中逆变器电路拓扑结构图；
图3是本发明提供的一种逆变器的参数在线辨识方法的时序图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
如图1所示，本发明实施例提供了一种逆变器的参数在线辨识方法，包括：
获取逆变器闭环调制波的基波分量；
将获取到的基波分量作为逆变器开环调制信号波，将逆变器切换至开环调制，并运行半个周期；
采集并预处理逆变器三相电压电流数据，得到电压电流的基波d、q轴分量；
将得到的电压电流的基波d、q轴分量输入预先获得的求解表达式，计算得到逆变器的电感、电容参数。
如图3所示为时序图，具体步骤如下：
步骤1：根据逆变器电路结构建立三相静止坐标系下的电压电流方程，进行派克变换得到两相同步旋转坐标系下的电压电流方程，逆变器滤波电感电容参数的求解表达式。
步骤1.1：根据如图2所示的逆变器电路拓扑结构图，建立三相静止坐标系下的电压电流方程，如下式所示：
式(1)中，ia、ib、ic表示滤波电感的三相电流；ioa、iob、ioc表示逆变器输出电流；ua、ub、uc表示逆变器桥臂中点电压；uoa、uob、uoc表示逆变器输出电压；L表示滤波电感；R表示滤波电感L的寄生电阻；C表示滤波电容。
步骤1.2：对式(1)进行派克变换，得到两相同步旋转坐标系下的电压电流方程，如下式所示：
式(2)、(3)中，ud1、uq1表示桥臂中点电压u的基波d轴、q轴分量；id1、iq1表示逆变器电感电流i的基波d轴、q轴分量；uod1、uoq1表示逆变器电容电压u0的基波d轴、q轴分量；iod1、ioq1表示逆变器输出电流i0的基波d轴、q轴分量，ω表示基波角频率。
步骤1.3：根据式(2)和式(3)得到逆变器滤波电感电容参数的求解表达式，如下式所示：
步骤2：获取逆变器闭环调制波的基波分量。
具体的，根据三角函数的周期性，对逆变器闭环调制波分量进行一周期的积分，提取得到逆变器闭环调制波的基波分量。
步骤3：将获取到的基波分量作为逆变器开环调制信号波，将逆变器切换至开环调制，并运行半个周期。
具体的，半个周期的时长为0.01s。步骤1.2和步骤1.3中的桥臂中点电压u等于将逆变器切换至开环调制并运行半个周期后的逆变器开环调制信号波。
步骤4：采集并预处理逆变器三相电压电流数据，得到电压电流的基波d、q轴分量。
步骤4.1：采集逆变器电感电流i、电容电压u0、输出电流i0的三相数据。
步骤4.2：使用派克变换将电感电流i、电容电压u0、输出电流i0和开环调制信号波从三相静止坐标系变换到两相同步旋转坐标系，得到电压电流的d、q轴分量。
步骤4.3：对电压电流的d、q轴分量进行一周期的积分，得到电压电流的基波d、q轴分量。
步骤5：将得到的电压电流的基波d、q轴分量输入步骤1预先获得的求解表达式，计算得到逆变器的电感、电容参数。
具体的，预先获得的求解表达式为式(4)、(5)、(6)。
步骤6：在计算得到逆变器的电感、电容参数后，将逆变器恢复至闭环调制模式。
实施例二：
本发明实施例提供一种逆变器的参数在线辨识装置，包括：
获取模块：用于获取逆变器闭环调制波的基波分量；
逆变器切换模块：用于将获取到的基波分量作为逆变器开环调制信号波，将逆变器切换至开环调制，并运行半个周期；
第一计算模块：用于采集并预处理逆变器三相电压电流数据，得到电压电流的基波d、q轴分量；
第二计算模块：用于将得到的电压电流的基波d、q轴分量输入预先获得的求解表达式，计算得到逆变器的电感、电容参数。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
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