一种用于逆变器的预测型离散复变量谐振控制方法技术

本发明专利技术公开一种用于逆变器的预测型离散复变量谐振控制方法，所述控制方法包括以下步骤：步骤一：采用复变量建立了αβ坐标系下三相逆变器时域离散状态空间模型；步骤二：设计一种预测型复变量离散谐振控制器；步骤三：形成三相逆变器离散闭环控制模型；步骤四：设计离散状态反馈控制律；步骤五：设计参考值前馈与负载电流前馈控制律，通过前馈控制设计实现自由配置系统闭环零点，利用闭环零点抵消主导闭环极点，从而消除系统的慢动态过程。本发明专利技术用以实现逆变器无稳态误差的输出电压控制，其次建立逆变器离散状态空间模型，结合发明专利技术的预测型离散复变量谐振控制器，实现逆变器输出电压无稳态误差跟踪控制，提高系统动态响应。提高系统动态响应。提高系统动态响应。

【技术实现步骤摘要】
一种用于逆变器的预测型离散复变量谐振控制方法


[0001]本专利技术涉及一种分布式电源逆变器控制
，具体是一种用于逆变器的预测型离散复变量谐振控制方法。

技术介绍

[0002]分布式能源多为直流电源，往往需经由电力电子变换器接入电网，其中逆变器控制技术因其具备智能电网支持功能的特点而得到了广泛的应用。分布式电源接口逆变器主要有三种类型：电网馈入型、电网构成型和电网支持型。电网馈入型主要采用P/Q控制，传统的可再生能源大多以电压跟随型的P/Q控制方式来实现最大功率输出，但这种控制方式并不能够有效阻尼可再生能源的功率波动，可能会给电网带来电压分布不均、电能质量问题和谐波问题。电网构成型为定电压定频率的电压控制方式，类似于单台不间断电源的控制方式，该控制方式多为孤岛微电网运行下为整个电网提供电压基准值。电网支持型接口逆变器是一种电网友好型的接入控制方式，能够根据电网频率及电压的变化适时调整自身的有功或无功出力，从而达到主动参与电网电压及频率调节的控制效果。随着可再生能源大规模并网，分布式能源在参与电网调节的作用愈专利技术显，使得电网支持型接口逆变器越来越受关注。其中，尤其是电压控制型的电网支持型逆变器，更因其特有的优点，如具有类似于传统发电机的电压源特性、便于并网和孤岛模式之间的切换、便于多电源之间功率共享及分配等，获得了广泛的研究和应用。针对上述情况，现提出一种用于逆变器的预测型离散复变量谐振控制方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种用于逆变器的预测型离散复变量谐振控制方法，用以实现逆变器无稳态误差的输出电压控制，其次建立逆变器离散状态空间模型，结合专利技术的预测型离散复变量谐振控制器，实现逆变器输出电压无稳态误差跟踪控制，提高系统动态响应。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0005]一种用于逆变器的预测型离散复变量谐振控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
[0006]步骤一：对于具有LC滤波器配置的三相逆变电路，基于时域离散状态空间模型，采用复变量建立了αβ坐标系下三相逆变器时域离散状态空间模型；
[0007]步骤二：设计一种预测型复变量离散谐振控制器，实现逆变器无稳态误差控制；
[0008]步骤三：结合步骤一建立的三相逆变电路时域离散状态空间模型、步骤二设计的预测型复变量离散谐振控制器、设计状态反馈、参考值前馈以及负载电流前馈，形成三相逆变器离散闭环控制模型；
[0009]步骤四：通过线性矩阵不等式方法(LMI)优化设计离散状态反馈控制律，优化设计状态反馈控制增益，以优化状态变量运动模态；
[0010]步骤五：设计参考值前馈与负载电流前馈控制律，通过前馈控制设计实现自由配置系统闭环零点，利用闭环零点抵消主导闭环极点，从而消除系统的慢动态过程。
[0011]进一步地，所述步骤一中αβ坐标系下三相逆变器离散时域状态空间模型为：
[0012][0013]式中θ(k)为控制延时引入的状态变量，其他矩阵为：
[0014][0015][0016][0017]式中T
s
表示采样时间，为LC谐振频率。
[0018]进一步地，所述步骤二中预测型复变量离散谐振控制器为：
[0019][0020]式中x
c
(k)为控制器状态变量，u
co
(k)为控制器输入变量，y
c
(k)为控制器输出；
[0021]其离散传递函数为：
[0022][0023]式中，Z表示Z变换算子；
[0024]改复变量谐振控制器为：
[0025][0026]式中x
cα
(k)、x
cβ
(k)分别为控制器状态变量的实部与虚部：x
c
(k)＝x
cα
(k)+jx
cβ
(k)，y
α
(k)、y
β
(k)分别为控制器输出变量的实部与虚部：y
c
(k)＝y
α
(k)+jy
β
(k)。
[0027]进一步地，所述步骤三中三相逆变器离散闭环控制模型为：
[0028][0029]式中A
c
为控制系统的闭环状态转移矩阵，B
2c
和B
rc
为控制系统输入矩阵，k
p1
、k
p2
和k
c
均为控制系统状态反馈增益，k
r
和k
d
为控制系统前馈增益。
[0030]进一步地，所述步骤四中状态反馈控制律为
[0031]进一步地，所述步骤五根据下式计算系统闭环传递函数
[0032][0033][0034]根据式(24)、(25)与可调节参数k
r
与k
d
，使系统的可配置零点与主导极点重合，设计前馈参数k
r
与k
d
。
[0035]进一步地，所述预测型复变量离散谐振控制器可用于不同频率的谐波控制，可配置多重谐振控制器。
[0036]进一步地，一种逆变器预测型离散复变量谐振控制器，储存有运行所述的逆变器预测型离散复变量谐振控制方法程序。
[0037]本专利技术的有益效果：
[0038]1、本专利技术建立系统离散状态空间模型，直接离散域设计预测型谐振控制器，可有效提高系统控制性能，特别是低采样频率工况下的控制性能；
[0039]2、本专利技术提出一种基于矩阵不等式的最优控制参数设计方法，实现最优控制，且保证系统极点在给定圆盘范围内，从而提高系统控制性能；
[0040]3、本专利技术将三相系统视为一个整体进行控制，即充分考虑利用α轴与β轴之间的耦合关系，全部控制系数采用复数形式，增加了一个控制自由度(复数虚部)，使得控制系统零点可任意配置于整个复平面，从而使得能够通过调节kr和kd消除慢动态极点。
附图说明
[0041]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0042]图1是本专利技术中LC三相逆变器电路拓扑图；
[0043]图2是本专利技术中慢动态消除电压控制系统结构图。
具体实施方式
[0044]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0045]本专利技术公开了一种用于逆变器的预测型离散复变量谐振控制方法，需先设计基础控制系统，控制系统包括：三相逆变器时域离散状态空间模型、预测型复变量离散谐振控制器、三相逆变器离散闭环控制模型；
[0046]三相逆变器时域离散状态空间模型是针对该逆变电路进行电压控制设计之前建立的数学模型；
[0047]预测型复变量离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于逆变器的预测型离散复变量谐振控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：步骤一：对于具有LC滤波器配置的三相逆变电路，基于时域离散状态空间模型，采用复变量建立了αβ坐标系下三相逆变器时域离散状态空间模型；步骤二：设计一种预测型复变量离散谐振控制器，实现逆变器无稳态误差控制；步骤三：结合步骤一建立的三相逆变电路时域离散状态空间模型、步骤二设计的预测型复变量离散谐振控制器、设计状态反馈、参考值前馈以及负载电流前馈，形成三相逆变器离散闭环控制模型；步骤四：通过线性矩阵不等式方法(LMI)优化设计离散状态反馈控制律，优化设计状态反馈控制增益，以优化状态变量运动模态；步骤五：设计参考值前馈与负载电流前馈控制律，通过前馈控制设计实现自由配置系统闭环零点，利用闭环零点抵消主导闭环极点，从而消除系统的慢动态过程。2.根据权利要求1所述的一种逆变器预测型离散复变量谐振控制方法，其特征在于，所述步骤一中αβ坐标系下三相逆变器离散时域状态空间模型为：式中θ(k)为控制延时引入的状态变量，其他矩阵为：式中θ(k)为控制延时引入的状态变量，其他矩阵为：式中θ(k)为控制延时引入的状态变量，其他矩阵为：式中T
s
表示采样时间，为LC谐振频率。3.根据权利要求1所述的一种逆变器预测型离散复变量谐振控制方法，其特征在于，所述步骤二中预测型复变量离散谐振控制器为：式中x
c
(k)为控制器状态变量，u
co
(k)为控制器输入变量，y
c
(k)为控制器输出；其离散传递函数为：式中，Z表示Z变换算子；
改复变量谐振控制器为：式中x
cα
(k)、x
cβ
(k)分别为控制器状态变量的实部与虚部：x
c
(k)＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：全相军，陈柏年，胡秦然，吴在军，李淑锋，王方胜，李吉平，
申请(专利权)人：国网内蒙古东部电力有限公司，
类型：发明
国别省市：