[發明專利]基于魯棒擾動觀測器的DC-DC變換器動態補償方法及系統

有效

• 申請號: 201910814113.8
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110460035B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 胡長斌;王海鵬;羅珊娜;馬瑞;范輝;周京華;郝曉光;溫春雪;樸政國
• 申請（專利權）人: 北方工業大學;國網河北省電力有限公司電力科學研究院;國網河北能源技術服務有限公司
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10
• 代理公司: 北京康盛知識產權代理有限公司 11331
• 代理人: 董娣

本公開是關于一種基于魯棒擾動觀測器的DC?DC變換器動態補償方法及系統。其中，該方法包括：獲取DC?DC變換器的狀態空間模型，并對所述狀態空間模型的電壓補償控制器及電流內環補償控制器分別求解，得到所述DC?DC變換器的狀態空間模型動態補償控制架構的所有參數；根據動態補償控制架構的所有參數進行DC?DC變換器動態補償控制。本公開具有響應速度快，穩定母線電壓的波動效率高等優點。

技術領域

本公開涉及電力電子領域，具體而言，涉及一種基于魯棒擾動觀測器的DC-DC變換器動態補償方法及系統。

背景技術

近年來，化石能源逐漸衰減、傳統發電模式引起生態環境嚴重污染以及人們對電能需求不斷擴大，使得人們將目光轉向了如光伏發電、風力發電等可再生能源發電。隨著電動汽車充電樁與光伏等直流型分布式電源的快速發展，微電網中“源荷”的直流特性更加顯著，直流微網在未來電網系統中的占比將逐漸增加。相比于交流微網，直流微網有效的減少了電能變換環節。例如，在交流微網中，風機發電需要將不規則的交流電變換為直流電，再將直流電轉換為規則的交流電接入到交流微網，直流微網無需將直流電轉換為交流電這一環節。同時，直流微網不需要考慮配電線路的渦流損耗和無功功率，避免了交流系統中有功、無功與頻率電壓之間的相互耦合及逆變器間由頻率、相位不一致引起的環流和電流沖擊。此外，直流微網可通過DC-AC變流器接入到交流微網或傳統電網。DC-DC變換器是連接分布式電源與直流母線電壓的橋梁，因此DC-DC變換器的控制效果決定了直流微網母線電壓的穩定。

分布式微源、負荷等具有隨機波動性，這些隨機功率波動會引起母線電壓波動。由產生波動的原因可將其分為穩態和暫態兩類，暫態問題是指由負荷或分布式微源投切引起的直流母線電壓暫升、暫降。穩態問題包括分布式微源、負荷等的功率長時期隨機變化引起的持續擾動。傳統變換器通常采用電壓電流雙閉環控制策略，當直流微網出現暫態問題時，傳統控制策略需要一定的時間使母線電壓恢復到給定值。當直流微網出現穩態問題時，傳統雙閉環控制無法使母線電壓保持恒定，母線電壓會發生持續波動現象。交流不平衡負載、大容量變換器的投切或電網側故障引起的劇烈波動會對直流母線電壓造成沖擊，嚴重時可能導致直流配電網系統崩潰。

目前現有的技術中，為了抑制直流微網母線電壓的波動，通常從接入外部設備和改進控制算法兩發面考慮。接入外部設備的方法實際上是使設備輸出反向電流以抵消原有功率波動，例如直流彈簧概念，調節可控負荷使其跟蹤波動功率。改進控制算法主要是從控制的角度上對系統進行補償，通常采用采用前饋的控制方法，也有專家提出MPC、SMVSC的方法。接入外部設備的方法需要加入大量的器件，結構復雜，增加了額外的成本。常用的前饋控制方法通常需要增加額外的傳感器，且前饋項仍需經電流內環調節，存在一定的滯后現象。

由上可知，需要提供一種或多種至少能夠解決上述問題的技術方案。

需要說明的是，在上述背景技術部分公開的信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

發明內容

本公開的目的在于提供一種基于魯棒擾動觀測器的DC-DC變換器動態補償方法及系統，進而至少在一定程度上克服由于相關技術的限制和缺陷而導致的一個或者多個問題。

根據本公開的一個方面，提供一種基于魯棒擾動觀測器的DC-DC變換器動態補償方法，包括：

補償參數計算步驟，獲取DC-DC變換器的狀態空間模型，并對所述狀態空間模型的電壓補償控制器及電流內環補償控制器分別求解，得到所述DC-DC變換器的狀態空間模型動態補償控制架構的所有參數；

動態補償控制步驟，根據動態補償控制架構的所有參數進行DC-DC變換器動態補償控制。

在本公開的一種示例性實施例中，所述補償參數計算步驟包括：

列寫直流微網中各DC-DC變換器的微分方程，并將所述微分方程轉化為狀態空間模型的標準方程；