一种微电网数据驱动逆变器并联智能控制方法技术

本发明专利技术属于微电网控制技术领域，公开了一种微电网数据驱动逆变器并联智能控制方法。该方法克服了传统逆变器并联控制方法存在的未建模动态等问题，即当有外界干扰时会出现参数漂移，来平衡各个逆变器之间的负载功率分配。同时，针对现有调制技术的不足，运用离散式反向线电压求解的PWM逆变器控制方法，避免负载不平衡、直流侧电压的中点找不到的问题，从而实现即便在负载不平衡的情况下，根据所需要的线电压即可达到平衡状态。

An intelligent parallel control method for micro grid data driven Inverters

The invention belongs to the micro grid control technology field, and discloses a micro grid data drive parallel inverter intelligent control method. This method overcomes the problems of unmodeled dynamics in the traditional parallel inverters. That is to say, when there is external interference, parameter drift will occur to balance the load power allocation among inverters. At the same time, aiming at the shortage of existing modulation technology, PWM inverter control method based on discrete type reverse line voltage for the load imbalance, avoid the midpoint of DC side voltage can not find, in order to achieve even in the case of load imbalance according to the equilibrium state of the line voltage can be required.

【技术实现步骤摘要】
一种微电网数据驱动逆变器并联智能控制方法
本专利技术属于微电网控制
，特别涉及一种微电网数据驱动逆变器并联智能控制方法。
技术介绍
随着微电网技术的发展，一方面，负荷的增大要求微源提供更大的输出功率；另一方面，由于可再生能源分布相对分散、规模小、生产不连续，而传统的集中供电方式不能很好地满足这些需求，将各个逆变器系统进行并联能够实现功率分配，并且有很好的冗余性和可靠性。逆变器并联所带来的的问题是各个逆变器之间会产生环流，使逆变器的输出电能质量下降、缩短电力电子器件的寿命。现有的逆变器并联控制方法，多采用电压电流双环和下垂控制环组成的三环结构。下垂控制根据测得的逆变器输出电压电流计算输出功率，再由PQ下垂公式得到电压电流参考值，经过电压电流双环产生PWM波形来控制开关。下垂控制是通过牺牲电压水平来保证各个逆变器功率平均分配，在设计控制器时需要对系统进行建模，会有未建模动态等问题，在系统参数发生变化时控制效果变差。无模型自适应控制算法通过引入伪偏导数，把非线性系统进行线性化，然后仅仅利用系统的输入输出数据对伪偏导数实时更新，不需要对系统进行建模，为解决微电网中逆变器并联的这种复杂系统提出了新的解决思路。此外，传统的逆变器控制方法主要有SPWM、SVPWM，这些方法都是根据三相相电压为调制波进行调制的，此时系统输出的三相相电压在负载以及直流侧电压中点清楚的情况下才能保证平衡，而实际的应用系统中，因为逆变系统输出三相相电压的中点与逆变器直流侧电压中点很难找到并连接，所以系统输出的真正相电压很难找到，一旦负载不平衡或者直流侧电压中点找到的有误差，即便采用先进的控制策略对系统进行调节，但因为三相电压之间有耦合的原因，所得到的三相相电压依旧是不平衡的，所以线电压也是不平衡的，即不能保证三相逆变器输出的线电压是期望的正弦波形，而在实际中虽然负载表面上所接入的是相电压，但是本质上其实是线电压，无论负载是什么特性的，只要线电压是正弦波形就能够满足要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服传统逆变器并联控制方法存在的未建模动态等问题，即当有外界干扰时会出现参数漂移，提出了一种微电网数据驱动型逆变器并联控制方法，来平衡各个逆变器之间的负载功率分配。同时，针对现有调制技术的不足，提出一种离散式反向线电压求解的PWM逆变器控制方法，避免负载不平衡、直流侧电压的中点找不到的问题，从而实现即便在负载不平衡的情况下，根据所需要的线电压即可达到平衡状态。本专利技术提出的微电网数据驱动逆变器并联智能控制方法，包括以下步骤：步骤1、根据下垂控制方法得到各个逆变器的控制参数初始值，也就是稳定时的输入输出数据，即：产生PWM控制脉冲的线电压形式的调制波Uab、Ubc、Uca和输出三相线电压Eab、Ebc、Eca，进行3s/2r变换后得到dq坐标系下的直流电压Ud、Uq和Ed、Eq，然后根据逆变器的线性化模型得到伪梯度向量的初始值φ(1)和关联矩阵P。步骤1-1、对采集到的输入输出数据进行如下坐标变换：式中，CZ为abc坐标系到dq坐标系的正变换矩阵，θ为dq坐标系d轴与abc坐标系a轴的夹角。步骤1-2、根据单个逆变器的线性化模型得到伪梯度向量的初始值φ(1)。由单个逆变器线性化模型：ΔE＝φΔU转置可得：由于逆变器输出稳定时相邻两组数据伪梯度向量近似相等，可得：从而得到伪梯度向量初始值：式中，Ud(m-1)、Ud(m)、Ud(m+1)分别为线电压调制波在m-1、m和m+1时刻d轴的值，Uq(m-1)、Uq(m)、Uq(m+1)分别为线电压调制波在m-1、m和m+1时刻的q轴值，Ed(m-1)、Ed(m)、Ed(m+1)分别为输出电压在m-1、m和m+1时刻的d轴值，Eq(m-1)、Eq(m)、Eq(m+1)分别为输出电压在m-1、m和m+1时刻的q轴值。步骤1-3、根据逆变器并联的线性化模型计算关联矩阵P。将所得的伪梯度向量初始值φ(1)代入逆变器并联系统线性化模型ΔE＝φΔU-PΔe：PΔe＝φ(1)ΔU-ΔE(6)令等号两边矩阵各个元素相等从而求得关联矩阵P。式中，Δe为自身逆变器输出电压和其他逆变器的差值，ΔU输入调制电压的变化量，ΔE输出电压的变化量。步骤2、以步骤1得到的伪梯度向量初始值为初始点，利用逆变器并联系统的输入输出数据，根据通过极小化辨识准则函数：J(φ(k))＝||E*(k+1)-E(k+1)||2+μ||φ(k)-φ(k-1)||2(7)式中，E*(k+1)是逆变器输出电压参考值，E(k+1)是逆变器输出电压的实际测量值，μ是变化量的惩罚因子。得到伪梯度向量估计值的更新公式：即从而在线更新伪梯度向量的估计值式中，η∈(0,2]，ΔUd和ΔUq分别是dq坐标系下k-1时刻输入调制电压的变化量，ΔEd和ΔEq分别是dq坐标系下k时刻输出电压的变化量。步骤3、根据步骤2得到的伪梯度向量估计值计算产生PWM信号的三相线电压调制波，通过极小化控制目标函数：J(U(k))＝||E*(k+1)-E(k+1)||2+λ||U(k)-U(k-1)||2(10)从而得到输入调制波：即式中ρ∈(0,2]，λ是U(k)变化量的惩罚因子，P、Δe(k)与公式(8)中定义相同。步骤4、把步骤3中得到的输入调制信号U(k)经过2r/3s坐标变换为三相静止abc坐标系下的线电压形式Uabˊ、Ubcˊ、Ucaˊ,通过反向线电压调制得到功率开关管的控制PWM信号。具体步骤如下：步骤4-1、线电压Uabˊ对应开关导通时间的为，在每个开关周期内，使PWM波的面积Sd与正弦波面积Sl相等，面积为正表示功率开关管VT1、VT6导通，面积为负表示VT3、VT4导通，功率开关管导通时间记为tab，则有：Sl＝U′ab(k)T(13)Sd＝Vdctab(14)其中，T为开关周期，Uabˊ(k)为k时刻A、B相之间的线电压调制信号，Vdc为直流侧电压。步骤4-2、把线电压Uabˊ分别替换为Ubcˊ和Ucaˊ，代入公式(15)可求得Ubcˊ和Ucaˊ对应的开关导通时间tbc和tca。步骤4-3、按相位将每个一周期中线电压的波形分为6个区域，即第一区、第二区、第三区、第四区、第五区和第六区，对每个区域中的开关组合和导通时间进行说明。(定义开关状态P为逆变器的上桥臂开通，开关状态O为逆变器的下桥臂开通)步骤4-3-1、在第一区内，易得tab>0、tbc>0、tca<0，即功率开关管VT1、VT6同时导通tab，VT2、VT3同时导通tbc，VT1、VT2同时导通tca。同一桥臂上下2个开关管不能同时导通，且每一时刻总有3个开关管工作，因此开关组合为VT1、VT6、VT2(POO)同时开通tab，VT1、VT3、VT2(PPO)同时开通tbc，剩余时间T-tab-tbc用开关组合VT4、VT6、VT2(OOO)或者VT1、VT3、VT5(PPP)来补充。步骤4-3-2、在第二区内，易得tab<0、tbc>0、tca<0，即功率开关管VT3、VT4同时导通tab，VT2、VT3同时导通tbc，VT1、VT2同时导通tca。因此，开关组合为VT1、VT3、VT2(PPO)同时开通tca，VT4、VT3、VT2(OPO)同时开通tab，剩余时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电网数据驱动逆变器并联智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据下垂控制方法得到各个逆变器的控制参数初始值，产生PWM控制脉冲的线电压形式的调制波Uab、Ubc、Uca和输出三相线电压Eab、Ebc、Eca，进行3s/2r变换后得到dq坐标系下的直流电压Ud、Uq和Ed、Eq，然后根据逆变器的线性化模型得到伪梯度向量的初始值φ(1)和关联矩阵P；步骤1‑1、对采集到的输入输出数据进行如下坐标变换：

【技术特征摘要】
1.一种微电网数据驱动逆变器并联智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据下垂控制方法得到各个逆变器的控制参数初始值，产生PWM控制脉冲的线电压形式的调制波Uab、Ubc、Uca和输出三相线电压Eab、Ebc、Eca，进行3s/2r变换后得到dq坐标系下的直流电压Ud、Uq和Ed、Eq，然后根据逆变器的线性化模型得到伪梯度向量的初始值φ(1)和关联矩阵P；步骤1-1、对采集到的输入输出数据进行如下坐标变换：式中，CZ为abc坐标系到dq坐标系的正变换矩阵，θ为dq坐标系d轴与abc坐标系a轴的夹角；步骤1-2、根据单个逆变器的线性化模型得到伪梯度向量的初始值φ(1)；由单个逆变器线性化模型：ΔE＝φΔU转置得：由于逆变器输出稳定时相邻两组数据伪梯度向量近似相等，得：从而得到伪梯度向量初始值：式中，Ud(m-1)、Ud(m)、Ud(m+1)分别为线电压调制波在m-1、m和m+1时刻d轴的值，Uq(m-1)、Uq(m)、Uq(m+1)分别为线电压调制波在m-1、m和m+1时刻的q轴值，Ed(m-1)、Ed(m)、Ed(m+1)分别为输出电压在m-1、m和m+1时刻的d轴值，Eq(m-1)、Eq(m)、Eq(m+1)分别为输出电压在m-1、m和m+1时刻的q轴值；步骤1-3、根据逆变器并联的线性化模型计算关联矩阵P；将所得的伪梯度向量初始值φ(1)代入逆变器并联系统线性化模型ΔE＝φΔU-PΔe：PΔe＝φ(1)ΔU-ΔE(6)令等号两边矩阵各个元素相等从而求得关联矩阵P；式中，Δe为自身逆变器输出电压和其他逆变器的差值，ΔU输入调制电压的变化量，ΔE输出电压的变化量；步骤2、以步骤1得到的伪梯度向量初始值φ(1)为初始点，利用逆变器并联系统的输入输出数据，通过极小化辨识准则函数：J(φ(k))＝||E*(k+1)-E(k+1)||2+μ||φ(k)-φ(k-1)||2(7)式中，E*(k+1)是逆变器输出电压参考值，E(k+1)是逆变器输出电压的实际测量值，μ是变化量的惩罚因子；得到伪梯度向量估计值的更新公式：从而在线更新伪梯度向量的估计值式中，η∈(0,2]，ΔUd和ΔUq分别是dq坐标系下k-1时刻输入调制电压的变化量，ΔEd和ΔEq分别是dq坐标系下k时刻输出电压的变化量；步骤3、根据步骤2得到的伪梯度向量估计值计算产生PWM信号的三相线电压调制波，通过极小化控制目标函数：J(U(k))＝||E*(k+1)-E(k+1)||2+λ||U(k)-U(k-1)||2(9)从而得到输入调制波：式中ρ∈(0,2]，λ是U(k)变化量的惩罚因子，P、Δe(k)与公式(6)中相同；步骤4、把步骤3中得到的输入调制信号U(k)经过2r/3s坐标变换为三相静止abc坐标系下的线电压形式Uabˊ、Ubcˊ、Ucaˊ,通过反向线电压调制得到功率开关管的控制PWM信号；具体步骤如下：步骤4-1、线电压Uabˊ对应开关导通时间的为，在每个开关周期内，使PWM波的面积Sd与正弦波面积Sl相等，面积为正表示功率开关管VT1、VT6导通，面积为负表示VT3、VT4导通，功率开关管导通时间记为tab，则有：Sl＝U′ab(k)T(11)Sd＝Vdctab(12)其中，T为开关周期，Uabˊ(k)为k时刻A、B相之间的线电压调制信号，Vdc为直流侧电压；步骤4-2、把线电压Uabˊ分别替换为Ubcˊ和Ucaˊ，代入公式(15)可求得Ubcˊ和Ucaˊ对应的开关导通时间tbc和tca；步骤4-3、按相位将每个一周期中线电压的波形分为6个区域，即第一区、第二区、第三区、第四区、第五区和第六区，计算每个区域中的开关组合和导通时间；步骤5、将计算所得的6个区域的时间数据经过数据转换发送至DSP内的PWM中的比较寄存器，根据PWM模块内部的计数器的值和比较寄存器中的值的关系，将比较结果发送至PWM模块，产生PWM脉冲送至驱动和功率放大单元触发各个功率开关管；步骤6...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫士杰，周建勋，高文忠，李叶青，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21