[發明專利]光伏并網逆變器的模糊神經全局快速終端滑模控制方法

有效

• 申請號: 201710099333.8
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN106707763B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 朱云凱;費峻濤;劉倪宣;呂欣欣
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 母秋松;董建林

本發明公開了一種光伏并網逆變器的模糊神經全局快速終端滑模控制方法，首先建立逆變器數學模型，然后考慮逆變器中實際存在的干擾及不確定性，對逆變器模型進行修正。電壓控制型并網逆變器的控制目標是逆變器輸出電壓對電網參考電壓的無差跟蹤，為了使跟蹤誤差在有限的時間內收斂到零，本發明采用全局快速終端滑模控制策略。本發明針對系統中存在的不確定性，采用模糊神經網絡系統進行在線補償，使得逆變器對外界干擾具有一定的適應性，大大增強了系統的魯棒性。設計基于Lyapunov的自適應律，保證了系統的穩定性。本發明采用模糊神經全局快速終端滑模控制策略控制并網逆變器，使得系統魯棒性增強，且控制律抖振小。

技術領域

本發明涉及一種光伏并網逆變器的模糊神經全局快速終端滑模控制方法，屬于逆變器控制方法技術領域，具體涉及模糊神經網絡，終端滑模控制。

背景技術

隨著國家對光伏發電產業的大力支持，光伏發電技術研究越來越火熱，光伏電能已漸漸在電力能源配給中占據著重要作用，逆變器是光伏發電系統不可或缺的一部分，光伏系統易受環境變化影響的特點，對于逆變器控制提出了較高的要求。

逆變器是一種將直流電轉換成交流電的電力設備，目前常用的控制策略是電流型控制策略，通過控制并網電流和電網電壓同頻同相。近年來，有學者提出電壓型控制策略，其目標是控制逆變器輸出電壓，使其與電網電壓保持一致，包括大小、幅值和相位。傳統的控制方式如PID、PR、滯環、下垂控制等控制效果并不理想，系統魯棒性較弱。

滑模控制是一種非線性控制方法，其滑動模態的設計與對象參數及擾動無關，滑模控制對參數變化及擾動不靈敏，物理實現簡單。常規的滑模控制并不能使跟蹤誤差在有限的時間內收斂到零。終端滑模策略通過在滑模面中引入非線性項，使得系統跟蹤誤差能在有限的時間內收斂到零。普通終端滑模控制在遠離平衡點時具有較快的收斂速度，但靠近平衡點時收斂速度變慢，全局快速終端滑模控制能具有全局快速性。模糊神經網絡綜合了模糊邏輯和神經網絡結構，具有很強的自適應學習能力。

發明內容

目的：為了克服現有技術中存在的不足，將全局快速終端控制引入到逆變器中，然后使用模糊神經網絡在線補償系統不確定性，提供一種光伏并網逆變器的模糊神經全局快速終端滑模控制方法，使得逆變器魯棒性大大增強，提高了并網性能。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種光伏并網逆變器的模糊神經全局快速終端滑模控制方法，包括以下步驟：

步驟一、根據電路定理，建立光伏并網逆變器數學模型；

步驟二、考慮外界干擾及不確定性，對光伏并網逆變器數學模型進行修正；

步驟三、設計全局快速終端滑模面；

步驟四、設計控制律，并針對系統中存在的不確定性，采用模糊神經網絡進行在線逼近；

步驟五、對步驟四中網絡逼近誤差進行補償；

步驟六、設計自適應律，得到模糊神經全局快速終端滑模控制器的控制律方程；

步驟七、利用所得控制律方程，產生控制信號，控制逆變器的各個電力開關管。

所述步驟一中的一個周期內的光伏并網逆變器數學模型為：

其中，u_dc為逆變器直流側電壓，u_ac為逆變器并網電壓，D為逆變器上呈對角關系的開關管S₁、S₄占空比，C_ac、L_ac分別為逆變器交流側電容及電感，R_L為交流側負載。

所述步驟二中的修正后的光伏并網逆變器數學模型為：