微电网逆变器电压控制方法及装置与流程

1.本技术属于微电网控制技术领域，尤其涉及一种微电网逆变器电压控制方法及装置。


背景技术：

2.微电网目前主要包括直流、交流以及混合型三种，直流微电网能量损耗少、效率高且无需考虑相位及频率等问题，大大减轻了控制负担，但目前交流负荷仍然占大多数，因此交流微电网运用最为广泛。
3.现有技术通常使用扰动观测器的控制器补偿控制策略、种改进的分布式二次控制、线性二次最优控制等方法对交流微电网的逆变器进行控制，但上述方法的动态响应速度较低，容易受到扰动的影响，电压幅值在投切负载时仍有较大的波动。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种微电网逆变器电压控制方法及装置，旨在解决现有技术微电网逆变器电压控制时动态响应速度低的问题。
5.本发明实施例的第一方面提供了一种微电网逆变器电压控制方法，包括：
6.获取逆变器的电感电流、实际电压和参考电压；
7.将所述实际电压、所述参考电压和所述电感电流输入到线性二次最优控制器中，以确定电压调整量；
8.根据所述电压调整量对逆变器电压进行控制；
9.其中，所述线性二次最优控制器的三相逆变电路状态空间方程包括内部扰动项和外部扰动项；所述内部扰动项根据所述逆变器交流侧的滤波电感等效电阻、电感值、滤波电容、电感不确定量、电容不确定量确定；所述外部扰动项根据所述逆变器的外部扰动输入值和交流侧的滤波电容确定。
10.本发明实施例的第二方面提供了一种微电网逆变器电压控制装置，包括：
11.获取模块，用于获取逆变器的电感电流、实际电压和参考电压；
12.计算模块，用于将所述实际电压、所述参考电压和所述电感电流输入到线性二次最优控制器中，以确定电压调整量；
13.控制模块，用于根据所述电压调整量对逆变器电压进行控制；
14.其中，所述线性二次最优控制器的三相逆变电路状态空间方程包括内部扰动项和外部扰动项；所述内部扰动项根据所述逆变器交流侧的滤波电感等效电阻、电感值、滤波电容、电感不确定量、电容不确定量确定；所述外部扰动项根据所述逆变器的外部扰动输入值和交流侧的滤波电容确定。
15.本发明实施例的第三方面提供了一种控制装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面所述微电网逆变器电压控制方法的步骤。
16.本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面所述微电网逆变器电压控制方法的步骤。
17.本发明实施例提供的微电网逆变器电压控制方法及装置，包括：获取逆变器的电感电流、实际电压和参考电压；将实际电压、参考电压和电感电流输入到线性二次最优控制器中，以确定电压调整量；根据电压调整量对逆变器电压进行控制；其中，线性二次最优控制器的三相逆变电路状态空间方程包括内部扰动项和外部扰动项；内部扰动项根据逆变器交流侧的滤波电感等效电阻、电感值、滤波电容、电感不确定量、电容不确定量确定；外部扰动项根据逆变器的外部扰动输入值和交流侧的滤波电容确定。考虑了电感电容等器件在电网实际运行时的变化，通过逆变器交流侧的滤波电感等效电阻、电感值、滤波电容、电感不确定量、电容不确定量，确定内部扰动对逆变器输出造成的影响，进一步提高线性二次最优控制器的动态响应性能，有效提高逆变器的抗干扰能力。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明实施例提供的微电网逆变器电压控制方法的应用场景图；
20.图2是本发明实施例提供的微电网逆变器电压控制方法的实现流程图；
21.图3是本发明实施例提供的三相逆变电路的拓扑结构图；
22.图4是传统的状态反馈控制结构图；
23.图5是本发明实施例提供的状态反馈控制结构图；
24.图6是本发明实施例提供的线性二次最优控制器的控制结构图；
25.图7是常规控制结构图；
26.图8为现有技术的补偿结构；
27.图9为基于lqr控制器的三相逆变器解耦后的d轴补偿结构；
28.图10是本发明实施例提供的微电网逆变器电压控制结构图；
29.图11是本发明实施例提供的微电网逆变器电压控制装置的结构示意图；
30.图12是本发明实施例提供的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
31.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
32.分布式电源、储能装置、负荷以及各种各样的控制系统组合成了微型电网，这些微电网既可以与大电网连接，也可以独立运行。这就对微电网自身提出了灵活可控、弹性坚强的要求，也对其安全可靠性带来了巨大挑战。微电网目前主要包括直流、交流以及混合型三
种，直流微电网能量损耗少、效率高且无需考虑相位及频率等问题，大大减轻了控制负担，但目前交流负荷仍然占大多数，因此交流微电网运用最为广泛。
33.针对微网现有的外部扰动和内部扰动问题，主要存在的解决办法如下：基于扰动观测器的控制器补偿控制策略，并与传统pid控制进行了对比，提升了系统的鲁棒性，然后此现有技术电压幅值在投切负载时仍有较大的波动。基于扰动观测器的电流前馈控制方法，在无需增加额外的传感器的情况下，实现了对输出电压波动的抑制，并给出了普适性的参数计算方法，然后此现有具有技术计算量大，结构复杂的缺点。双级式变流器，该变流器结合了功率平衡和时滞补偿的方法，并通过前馈来抑制母线电压的波动，结构简单，容易实现，但是需要外加传感器提取相应的电流，不易实现。基于非线性干扰观测器的电压控制方法，可以有效地抑制母线电压的波动，但是逆变器存在dq轴耦合的关系，会使得系统变得十分复杂。
34.本发明提供了一种微电网逆变器电压控制方法，能够在出现外部扰动和内部扰动时，在无需额外的电压电流传感器的情况下快速提取扰动并实现补偿，提升了系统的稳态性能和动态性能，能够在保证暂态响应速度不变的情况下提高逆变器的抗干扰能力，减少了逆变器的传感器成本。
35.图1是本发明实施例提供的微电网逆变器电压控制方法的应用场景图。如图1所示，本发明实施例提供的微电网逆变器电压控制方法可以但不限于应用于该应用场景。如图1所示，该系统包括：控制装置11、直流电源12、逆变器13以及负载14。其中，逆变器13用于将直流电源发出的直流电变为交流电并传输给负载14。控制装置11与逆变器13连接，用于采集逆变器13输出的电压和电流，并根据采集的电压和电流生成控制信号，以控制逆变器13的输出电压，以对负载14进行稳定供电。
36.控制装置11可以是单片机、mcu、电网专用的控制设备或控制平台等，在此不作限定。负载14可以是不平衡负载、非线性负载、可投切负载等，在此不作限定。
37.上述系统中的控制装置11可以采用pwm调制的方式实现逆变器13控制.逆变器13与负载14之间还可以加入滤波器，以保证供电稳定。
38.图2是本发明实施例提供的微电网逆变器电压控制方法的实现流程图。如图2所示，在一些实施例中，微电网逆变器电压控制方法，应用于图1中所示的控制装置11，该方法包括：
39.s201，获取逆变器的电感电流、实际电压和参考电压。
40.本实施例中，电感电流和实际电压可以直接从逆变器的输出端采集得到，参考电压为给定值。
41.s202，将实际电压、参考电压和电感电流输入到线性二次最优控制器中，以确定电压调整量。
42.本实施例中，线性二次最优控制器(linear quadratic regulator，lqr)，是一种中以状态空间形式给出的线性系统，其目标函数为对象状态和控制输入的二次型函数。将电感电流、实际电压以及实际电压与参考电压的差值作为状态变量，建立线性二次最优控制器的三相逆变电路状态空间方程，从而确定电压调整量，实现对逆变器的控制。
43.s203，根据电压调整量对逆变器电压进行控制。
44.本实施例中，可以将电压调整量输入到pwm调制器中，将生成的调制信号作为控制
信号，实现对逆变器的控制。
45.其中，线性二次最优控制器的三相逆变电路状态空间方程包括内部扰动项和外部扰动项；内部扰动项根据逆变器交流侧的滤波电感等效电阻、电感值、滤波电容、电感不确定量、电容不确定量确定；外部扰动项根据逆变器的外部扰动输入值和交流侧的滤波电容确定。
46.lqr不能解决在负载投切等场景下的跟踪问题，动态响应性能较差，现有技术通常将负载电流作为外部扰动输入，以提高动态响应性能，但其跟踪效果仍较差。本实施例中，考虑了电感电容等器件在电网实际运行时的变化，通过逆变器交流侧的滤波电感等效电阻、电感值、滤波电容、电感不确定量、电容不确定量，确定内部扰动项，以进一步提高线性二次最优控制器的动态响应性能，有效提高逆变器的抗干扰能力。
47.在一些实施例中，内部扰动项为：
[0048][0049]
其中，δf为内部扰动项，rf为滤波电感等效电阻，lf为电感值，cf为滤波电容，δl为电感不确定量，δc为电容不确定量。
[0050]
本实施例中，滤波电感等效电阻、电感值、滤波电容，均为逆变器的固定参数，可以预先获取。电感不确定量和为电容不确定量是由于温度、湿度、运行状态、寿命等因素造成的电感和电容的变化量，可以由专家给出的经验曲线确定，也可以通过神经网络等方式预测得到，在此不作限定。
[0051]
在一些实施例中，线性二次最优控制器的三相逆变电路状态空间方程为：
[0052][0053]
[0054][0055]
其中，x
*
＝[x
1 x
2 x3]
t
，k＝[k
1 k
2 k3]，x1＝[i
ld i
lq
]
τ
,x2＝[u
od u
oq
]
t
，x3＝[e
d eq]
t
；
[0056]
其中，i
ld
、i
lq
为dq旋转坐标系下电感电流分量，u
od
、u
oq
为dq旋转坐标系下系统输出电压分量，ed，eq分别为d、q轴给定电压与实际电压的差值，k1、k2为状态电流电压反馈参数，k3为积分参数，x1和x2根据确定；
[0057]
其中，为状态空间方程的状态变量，y为状态空间方程的输出变量，ω为基波角频率，ed为外部扰动项，d为外部扰动输入，ui为线性二次型调节器的输出电压，为ui的导数，vi为状态空间输入值。
[0058]
图3是本发明实施例提供的三相逆变电路的拓扑结构图。如图3所示，u
dc
为直流侧电压，u
i,abc
为交流侧的三相电压，i
l,abc
为交流侧的电感电流，u
o,abc
、i
o,abc
为交流侧负载电压电流，rf、lf为交流侧滤波电感等效电阻和电感值，cf为交流侧滤波电容。本实施例中，按照三相逆变电路的拓扑结构，将三相静止坐标系转换到dq旋转坐标系后，选取负载电压u
od
、u
oq
、电感电流i
ld
、i
lq
为状态变量，逆变桥输出电压u
id
、u
iq
为输入，负载电流i
od
、i
oq
为外部扰动输入d，u
od
、u
oq
为系统输出，可以得到线性化三相逆变电路的状态空间方程。即上述的公式(3)和(4)。
[0059]
本实施例中，根据线性化三相逆变电路的状态空间方程及最优控制理论，生成基于线性二次型调节器的三相逆变电路的状态空间方程，即上述的公式(2)。
[0060]
在一些实施例中，线性二次型调节器的三相逆变电路状态空间方程的性能指标为：
[0061][0062]
其中，j(ui)为目标性能值，q为第三系数矩阵，r为第四系数矩阵。
[0063]
在现代控制理论中，状态反馈可以全面的反应系统的内部特性，通过极点配置，可以得到良好的动态性能。但是由于加载后的三相逆变电路为零型系统，根据终值定理，输入阶跃信号时，输出会产生稳态误差，影响系统的稳态运行，因此，需要通过增加一个积分型控制器来消除稳态误差。此外，没有必要使用比例积分控制器来代替积分控制器，因为这会使得系统引入一个新的零点，影响系统的动态响应。由此可以得到系统的结构。图4是传统的状态反馈控制结构图。如图4所示，k1、k2为状态电流电压反馈参数，k3为积分参数，e为给定电压与实际输出电压的差值，u
o*
为逆变电路的给定输入。
[0064]
lqr的本质就是一个调节。在现代控制理论中，通常利用riccati方程求解一个常
值正定矩阵p来得到最优控制输入ui*。通过选取合适的误差加权矩阵q和控制信号的加权矩阵r的值，带入riccati方程，即可得到最优控制参数k1、k2、k3的值。其中ui*的求解如式(6)所示：
[0065][0066]
为了求解最优控制输入ui*，可以通过重新定义状态变量的方式来解决。令：
[0067][0068][0069]
在不考虑扰动的情况下，式(3)可以变换为可以得到如下新的状态方程(即上述的公式(2))：
[0070][0071]
其中，
[0072][0073]
图5是本发明实施例提供的状态反馈控制结构图，重新定义状态变量后的系统控制框图如图5所示，新系统的性能指标可以表示为上述的公式(5)。
[0074]
图6是本发明实施例提供的线性二次最优控制器的控制结构图。由式(5)可知，控制器参数求解的问题被转化为一个lqr的调节问题，只需要选取合适的q和r的值，就可以得到优化控制参数矩阵k，得到期望的系统性能，由此得到如图6所示的系统控制结构。
[0075]
通过lqr控制器可以提升系统的暂态响应速度以及稳态精度，但是在系统稳定运行的过程中，由于外部扰动和内部扰动的存在，系统的控制性能下降。因此，为了进一步提升系统的进一步提升抗干扰能力，可以在原有lqr控制器的基础上设计了一个基于残差生成器的性能提升结构，提取残差值并补偿到输入端，根据叠加原理，补偿信号与扰动信号在输出端相加为零，可以有效的提升逆变器的动态性能和稳态性能。
[0076]
在一些实施例中，微电网逆变器电压控制方法还包括：
[0077]
将实际电压、参考电压和电感电流输入到残差控制器中，得到残差信号；其中残差信号包括外部扰动残差和内部扰动残差。
[0078]
在一些实施例中，残差控制器的三相逆变电路状态空间方程为：
[0079][0080]
其中，l为观测器增益矩阵，为重构的状态向量，为重构的输出，u为实际控制器输出，r为残差信号，re为外部扰动残差，ri为内部扰动残差。
[0081]
在一些实施例中，s202可以包括：
[0082]
获取残差信号；
[0083]
将残差信号输入到性能提升控制器中，得到补偿电压；
[0084]
将实际电压、补偿电压、参考电压和电感电流输入到线性二次最优控制器中，以确定给定电压调整量；
[0085]
性能提升控制器的传递函数为：
[0086][0087]
其中，qc(s)为传递函数的函数值，η为补偿系数，s为复变量，i为单位矩阵，l为增益矩阵，λ为第一变量，第一变量根据电压调整量优化得到。
[0088]
本实施例中，可以根据尤拉参数化和互质分解理论，建立性能提升控制模型，求解计算性能提升控制器的矩阵表达式。
[0089]
传统的性能提升控制器通常是直接根据线性二次最优控制器的输出值进行性能提升，本实施例中，通过对线性二次最优控制器的输出值进行优化，得到一个最优变量，即第一变量，将其输入到性能提升控制器，也可以提升性能提升控制器的效果，使线性二次最优控制器具有更好的动态性能。
[0090]
上述性能提升控制器的传递函数的推导过程具体如下：
[0091]
图7是常规控制结构图。如图7所示，如果对于一个真有理传递函数g(s)，可控可观，并外加控制器k(s)保持稳定。
[0092]
那么，这个真有理传递函数g(s)均可用rh
∞
上的左互质矩阵表示：
[0093][0094]
同理控制器k(s)也可用rh
∞
上的左互质表示：
[0095][0096]
存在m(s)、n(s)、x(s)、y(s)、满足bezout方程，即：
[0097][0098]
针对公式(14)描述的控制对象，其核函数可以表达为：
[0099][0100]
其中，r为残差值，在不考虑外部扰动和内部扰动时，定义残差为零向量。
[0101]
当被控对象存在模型不确定性时，被其左右互质分解表达为：
[0102][0103]
其中，δn(s)和δm(s)代表模型的不确定性，属于内部扰动。在公式(16)所描述的被控对象存在外部扰动信号d时，其输出信号表达为：
[0104]
y＝g
δ
(s)u+g
δf
(s)d
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(17)
[0105]
其中，g
δf
(s)为扰动信号到输出的传递函数。
[0106]
由公式(15)～(17)得到被控对象具有外部扰动和内部扰动时的，核函数表达：
[0107][0108]
通过引入矩阵qc(s)可得稳定化控制器的参数化形式，即尤拉参数化：
[0109][0110]
定理1：给出被控对象g(s)的控制回路和一个由现有控制器k(s)提供的控制信号u1，该控制环内部稳定，则所有内部稳定的控制器可以被参数化为：
[0111]
u(s)＝u1(s)+qc(s)r(s)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(20)
[0112]
其中，u1为原控制器的输出，u为实际控制器输出，qc为补偿信号的传递函数矩阵，r为残差信号。
[0113]
图8为现有技术的补偿结构，如图8所示，当原系统稳定时，加入补偿控制器后系统仍然稳定。当存在外部扰动和内部扰动时，通过残差生成器可以得到观测电压与实际输出电压的差值，也就是残差信号。之后通过qc进行反向补偿，抵消外部扰动和内部扰动对系统电压造成的影响。残差生成器的结构为：
[0114][0115]
其中，l为观测器增益矩阵，为重构的状态向量，为重构的输出。随着l的不断增大，响应会逐渐加快，但也会引入不必要的噪声等信号干扰，因此，观测器的极点通常为系统极点实部的2-5倍。
[0116]
性能提升结构独立于原控制器，且不影响原系统的稳定性。令
联立式(3)和(21)可以得到下式所示的逆变器残差生成器计算表达式，
[0117][0118]
其中，e
x
为残差生成器的状态向量，d为外部扰动输入，
△
f为内部扰动输入。残差生成器可以等效为一个以扰动d和
△
f作为输入，残差r作为输出的系统。
[0119]
图9为基于lqr控制器的三相逆变器解耦后的d轴补偿结构，如图9所示。u
od
*为d轴的输入参考电压，u
od
为d轴输出电压，i
ld
为电感电流，io为外部扰动输入，
△
l、
△
c和
△
r分别为电感电容和电阻的未知参数变化，属于内部扰动，r为残差生成器的输出残差信号，qc为电压补偿信号的传递函数矩阵，u
rd
为电压补偿输出，u
id
为控制器输出。
[0120]
针对外部扰动电流io，通过梅森增益公式可以求得外部扰动作用下系统的传递函数，并求得等效开环传递函数。通过开环传递函数可以发现，整个系统的电压会受到扰动的影响出现短暂波动，造成系统的动态性能下降。针对内部扰动
△
l、
△
c和
△
r，由于属于未知的参数变化，难以通过测量得到，会使系统电压出现稳态偏差，造成稳态性能下降。基于公式(18)可知，由残差信号r可同时得到外部扰动和内部扰动对系统的影响程度。
[0121]
通过增加了残差生成器和性能提升控制器qc来实现外部扰动和内部扰动的性能提升。在不存在外部扰动和内部扰动时，残差生成器的输出为0，qc的输出补偿电压信号为0，当存在扰动时，残差生成器会迅速输出一个残差信号r，再经过补偿传递函数矩阵qc输出一个补偿信号u
rd
，利用补偿信号可以实现扰动的抑制，提升系统的控制性能。
[0122]
根据尤拉参数化和互质分解理论，建立基于残差生成器的性能提升控制模型，即可求解计算性能提升控制器的矩阵表达式。
[0123]
在一些实施例中，微电网逆变器电压控制方法还包括：
[0124]
根据电压调整量和在线优化算法对第一变量进行优化；
[0125]
在线优化算法的目标函数为：
[0126][0127]
其中，j为目标优化值，n为优化窗口的长度，n0为优化窗口的起始值，we为第一系数矩阵，ek为第k时刻状态变量的状态误差量，wu为第二系数矩阵，uk为第k时刻逆变器的实际电压。
[0128]
本实施例中，根据图9可知，在不考虑内部扰动时，外部扰动io作用于电感电流i
ld
中，故基于扰动对消原则，基于外部扰动re重构扰动信号io实现扰动的反向补偿。由公式(22)和控制器分母阶次大于等于分子的原则，得到性能提升控制器的初解q
c1
(s)表达式：
[0129][0130]
根据性能提升控制器的初解表达式，考虑系统的内部扰动，设计性能提升控制器完整表达式。由于内部扰动
△
l、
△
c和
△
r，由于属于未知的参数变化，难以通过测量得到，采用在线优化的方法对性能提升控制器进行实施在线优化。因此定义参数λ，并设计性能提升控制器优化目标函数(即公式(23))。
[0131]
将性能提升控制器qc(s)，电感电流的预测模型，电压pi控制器和基于状态观测器的残差生成器的四组离散状态空间方程联立，得到整体控制器的离散状态空间方程：
[0132]
xc(k+1)＝acxc(k)+b
c,1uc,1
(k)+b
c,2uc,2
(k)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(25)
[0133]
yc(k)＝ccxc(k)+d
c,1uc,1
(k)+d
c,2uc,2
(k)
[0134]
根据整体控制器的离散状态空间方程，得到关于性能提升控制器qc(s)参数λ的梯度公式：
[0135][0136][0137]
结合性能提升控制器优化目标函数和梯度公式对参数λ进行实时在线优化，从而得到上述的式(11)。
[0138]
图10是本发明实施例提供的微电网逆变器电压控制结构图。如图10所示，lqr控制根据dq旋转坐标系下的逆变器的实际电压和电感电流、参考电流以及性能提升控制器输出的dq旋转坐标系下的补偿信号，输出dq旋转坐标系下的电压调整量。在电压调整量经dq/abc转换后，将其变为pwm调制信号，对逆变器进行控制。
[0139]
其中，性能提升控制器在根据dq旋转坐标系下的电压调整量和残差确定输出的补偿信号。残差控制器根据dq旋转坐标系下的逆变器的实际电压和电感电流、参考电流以及性能提升控制器输出的dq旋转坐标系下的补偿信号确定输出到性能提升控制器的残差。
[0140]
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
[0141]
图11是本发明实施例提供的微电网逆变器电压控制装置的结构示意图。如图11所示，微电网逆变器电压控制装置11，包括：
[0142]
获取模块1110，用于获取逆变器的电感电流、实际电压和参考电压；
[0143]
计算模块11200，用于将实际电压、参考电压和电感电流输入到线性二次最优控制器中，以确定电压调整量；
[0144]
控制模块1130，用于根据电压调整量对逆变器电压进行控制；
[0145]
其中，线性二次最优控制器的三相逆变电路状态空间方程包括内部扰动项和外部扰动项；内部扰动项根据逆变器交流侧的滤波电感等效电阻、电感值、滤波电容、电感不确定量、电容不确定量确定；外部扰动项根据逆变器的外部扰动输入值和交流侧的滤波电容确定。
[0146]
可选的，内部扰动项为：
[0147][0148]
其中，δf为内部扰动项，rf为滤波电感等效电阻，lf为电感值，cf为滤波电容，δl为电感不确定量，δc为电容不确定量。
[0149]
可选的，线性二次最优控制器的三相逆变电路状态空间方程为：
[0150][0151][0152][0153]
其中，x
*
＝[x
1 x
2 x3]
t
，k＝[k
1 k
2 k3]，x1＝[i
ld i
lq
]
τ
,x2＝[u
od u
oq
]
t
，x3＝[e
d eq]
t
；
[0154]
其中，i
ld
、i
lq
为dq旋转坐标系下电感电流分量，u
od
、u
oq
为dq旋转坐标系下系统输出电压分量，ed，eq分别为d、q轴给定电压与实际电压的差值，k1、k2为状态电流电压反馈参数，k3为积分参数，x1和x2根据确定；
[0155]
其中，为状态空间方程的状态变量，y为状态空间方程的输出变量，ω为基波角频率，ed为外部扰动项，d为外部扰动输入，ui为线性二次型调节器的输出电压，为ui的导数，vi为状态空间输入值。
[0156]
可选的，计算模块11200，具体用于：
[0157]
获取残差信号；
[0158]
将残差信号输入到性能提升控制器中，得到补偿电压；
[0159]
将实际电压、补偿电压、参考电压和电感电流输入到线性二次最优控制器中，以确定给定电压调整量；
[0160]
性能提升控制器的传递函数为：
[0161][0162]
其中，qc(s)为传递函数的函数值，η为补偿系数，s为复变量，i为单位矩阵，l为增益矩阵，λ为第一变量，第一变量根据电压调整量优化得到。
[0163]
可选的，该装置还包括：优化模块1140。
[0164]
优化模块1140，用于根据电压调整量和在线优化算法对第一变量进行优化；
[0165]
在线优化算法的目标函数为：
[0166][0167]
其中，j为目标优化值，n为优化窗口的长度，n0为优化窗口的起始值，we为第一系数矩阵，ek为第k时刻状态变量的状态误差量，wu为第二系数矩阵，uk为第k时刻逆变器的实际电压。
[0168]
可选的，该装置还包括：残差计算模块1150。
[0169]
残差计算模块1150，用于将实际电压、参考电压和电感电流输入到残差控制器中，得到残差信号；其中残差信号包括外部扰动残差和内部扰动残差。
[0170]
可选的，残差控制器的三相逆变电路状态空间方程为：
[0171][0172]
其中，l为观测器增益矩阵，为重构的状态向量，为重构的输出，u为实际控制器输出，r为残差信号，re为外部扰动残差，ri为内部扰动残差。
[0173]
可选的，线性二次型调节器的三相逆变电路状态空间方程的性能指标为：
[0174][0175]
其中，j(ui)为目标性能值，q为第三系数矩阵，r为第四系数矩阵。
[0176]
本实施例提供的列车牵引电机漏电流检测设备，可用于执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。
[0177]
图12是本发明实施例提供的检测设备的示意图。如图12所示，本发明的一个实施例提供的检测设备12，该实施例的检测设备12包括：处理器1200、存储器1210以及存储在存储器1210中并可在处理器1200上运行的计算机程序1220。处理器1200执行计算机程序1220时实现上述各个列车牵引电机漏电流检测方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤201至步骤203。或者，处理器1200执行计算机程序1220时实现上述各系统实施例中各模块/单元的功能，例如图4所示模块410至430的功能。
[0178]
示例性的，计算机程序1220可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器1210中，并由处理器1200执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序1220在检测设备12中的执行过程。
[0179]
检测设备12可以是单片机、mcu、桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及等计算设备。终端可包括，但不仅限于，处理器1200、存储器1210。本领域技术人员可以理解，图12仅仅是检测设备12的示例，并不构成对检测设备12的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0180]
所称处理器1200可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0181]
存储器1210可以是检测设备12的内部存储单元，例如检测设备12的硬盘或内存。存储器1210也可以是检测设备12的外部存储设备，例如检测设备12上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，存储器1210还可以既包括检测设备12的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器1210用于存储计算机程序以及终端所需的其他程序和数据。存储器1210还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0182]
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述列车牵引电机漏电流检测系统实施例中的步骤。
[0183]
计算机可读存储介质存储有计算机程序1220，计算机程序1220包括程序指令，程序指令被处理器1200执行时实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序1220来指令相关的硬件来完成，计算机程序1220可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序1220在被处理器1200执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序1220包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法
和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
[0184]
计算机可读存储介质可以是前述任一实施例的终端的内部存储单元，例如终端的硬盘或内存。计算机可读存储介质也可以是终端的外部存储设备，例如终端上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，计算机可读存储介质还可以既包括终端的内部存储单元也包括外部存储设备。计算机可读存储介质用于存储计算机程序及终端所需的其他程序和数据。计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0185]
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
[0186]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0187]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0188]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0189]
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0190]
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0191]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0192]
集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用
时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
[0193]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。