[實用新型]一種基于自抗擾的雙環控制系統

有效

• 申請號: 201320653458.8
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN203536959U
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 朱昊;韋鋼;陳巖;翟春榮
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本實用新型涉及一種微電網控制技術，特別涉及一種基于自抗擾的雙環控制系統。

背景技術

作為可再生能源與分布式發電的有效利用形式，微電網技術正在成為當前的研究熱點。微電網是由微電源、儲能裝置、電力電子器件、負荷和控制系統組成的整體，即可并網運行又可孤島運行。

由微電源和儲能裝置等組成的小容量低壓微電網既滿足用戶對高質量電能的需求，又能在電網發生故障時獨立運行為微電網提供電壓和頻率支撐。同時，微電網系統的容量和慣性相對較小，易受到來自分布式電源和負荷波動的影響，因此存在電能輸出間歇性和波動性大、網絡潮流復雜、繼電保護和穩定控制困難等問題。

微電網中恒壓恒頻（V/f）控制策略主要是在微電網孤島運行時，維持微電網電壓和頻率的穩定，同時能夠有效地跟隨負荷功率的變化。但是，傳統V/f控制策略應用于微電網孤島模式時，，易受負荷波動的影響而導致電壓和頻率的偏移，對微電網的穩定運行產生影響。

考慮傳統V/f控制策略的局限性，對傳統V/f控制策略進行改進，將自抗擾控制技術應用于微電網V/f控制策略中，實現了微電網在孤島主從模式下的頻率和電壓幅值的無差調節，以及微電網中功率的平衡控制，維持了微電網的穩定運行。

發明內容

本實用新型是針對傳統微電網恒壓恒頻控制受電網電壓、負荷波動影響較大的問題，提出一種基于自抗擾技術的雙環控制系統，相對于傳統PI控制，自抗擾控制具有較強的抗干擾能力，維持微電網在孤島模式下的穩定運行。

本實用新型的技術方案為：一種基于自抗擾的雙環控制系統，包括直流電壓源、逆變裝置、控制器系統、濾波電路，控制器系統包括空間矢量脈寬調制電路、自抗擾電壓控制器和電流控制器，空間矢量脈寬調制電路調制控制逆變裝置，直流電壓源經過逆變裝置被轉換成三相交流電，再經過濾波器濾除高次諧波，給負載供電，負載前端電壓信號與電壓給定信號輸入自抗擾電壓控制器，濾波器中電容電流信號和自抗擾電壓控制器輸出送入電流控制器，電流控制器輸出可控正弦調制信號經過空間矢量脈寬調制電路到逆變裝置。

所述電流控制器采集濾波器中電容電流信號電容電流信號和自抗擾電壓控制器輸出信號，進入電流控制器內環P調節器，P調節器輸出可控正弦調制信號。

本實用新型的有益效果在于：本實用新型基于自抗擾的雙環控制系統，維持微電網在孤島模式下的穩定運行。此控制器具有一般性的意義，適用范圍廣，對復雜非線性被控對象的控制提供了新的思路。

附圖說明

圖1為本實用新型基于自抗擾的雙環控制系統結構圖；

圖2為本實用新型自抗擾的雙環控制結構圖；

圖3為本實用新型二階線性自抗擾電壓控制結構圖。

具體實施方式

本實用新型基于自抗擾的雙環控制系統結構圖，實現了微電網在孤島主從模式下的頻率和電壓幅值的無差調節，以及微電網中功率的平衡控制，維持了微電網的穩定運行。本實用新型目的是控制微電源的輸出電壓幅值和頻率，為微電網系統提供電壓和頻率參考，同時也能很好響應負荷功率的變化。如圖1所示基于自抗擾的雙環控制系統結構圖，采用電壓電流雙環控制方案。外環采樣自抗擾電壓控制器保證輸出電壓的穩定；內環采樣電流控制器能夠及時跟蹤電流信號，加快逆變器的動態響應過程，保證電能質量的要求。由于電容電流對負荷擾動具有較好的抑制作用，故采用電容電流內環電壓外環控制。

系統包括直流電壓源、逆變裝置、控制器系統、濾波電路、負荷，控制器系統包括空間矢量脈寬調制電路、自抗擾電壓控制器和電流控制器，???????????????????????????????????????????????表示直流電壓源，直流電壓源經過被空間矢量脈寬調制電路SVPWM調制逆變裝置轉換成三相交流電，再經過濾波器濾除高次諧波，給負載供電；為濾波電感；為濾波電容；為濾波電阻；為線路阻抗；為負載；、分別為逆變器輸出電壓和濾波電感上的電流；為濾波電容電流；為負載和網電流之和；為負載電壓；、分別為開關點兩側的電壓。U為給定信號；I為自抗擾電壓控制器輸出電流信號。為作為控制量的可控正弦調制信號。負載前端電壓信號與電壓給定信號U進入自抗擾電壓控制器，采集的電容電流信號和自抗擾電壓控制器輸出I進入電流控制器內環P調節器，P調節器輸出經過空間矢量脈寬調制電路到逆變裝置。