[發明專利]一種基于自抗擾技術的光伏逆變器電壓控制電路

在審

• 申請號: 201911037659.3
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110957756A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 周宇;胡衛豐;景春明;周洪益;曾江;余濤
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司鹽城供電分公司;國網江蘇省電力有限公司;華南理工大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 蘇州市港澄專利代理事務所(普通合伙) 32304
• 代理人: 范佳晨

1.一種基于自抗擾技術的光伏逆變器電壓控制電路，其特征在于，所述電壓控制電路用于光伏逆變器系統，光伏逆變器系統由分布式電源、光伏逆變器和LC輸出濾波器組成；所述電壓控制電路基于自抗擾控制技術，設置有擴張狀態觀測器和狀態誤差反饋，包括積分運算放大器、比例運算放大器、加減法運算放大器。

2.根據權利要求1所述的一種基于自抗擾技術的光伏逆變器電壓控制電路，其特征在于，所述光伏逆變器采用LC濾波器作為輸出濾波器，以電容C的電壓作為閉環控制目標，控制對象為二階，系統狀態變量為電容C的電壓及其微分，以電容C電壓作為輸出，稱為輸出電壓。

3.根據權利要求1所述的一種基于自抗擾技術的光伏逆變器電壓控制電路，其特征在于，所述擴張狀態觀測器設計為三階線性擴張狀態觀測器，包括輸出電壓狀態觀測量、輸出電壓微分狀態觀測量及總和擾動觀測量。

4.根據權利要求1所述的一種基于自抗擾技術的光伏逆變器電壓控制電路，其特征在于，所述狀態誤差反饋，設計為狀態誤差比例反饋，狀態誤差包括參考信號與輸出電壓觀測量之差、輸出電壓微分觀測量。

5.根據權利要求1所述的一種基于自抗擾技術的光伏逆變器電壓控制電路，其特征在于，將狀態誤差反饋得到的輸出與擴張狀態觀測器得到的擾動觀測量疊加，得到系統總的輸入信號，與載波信號比較，得到光伏逆變器開關管的動作信號，經過驅動電路，控制逆變器開關管動作。

6.根據權利要求3所述的一種基于自抗擾技術的光伏逆變器電壓控制電路，其特征在于，設計擴張狀態觀測器的具體步驟為：

1)通過坐標變換，將三相靜止坐標系變換到dq旋轉坐標下，得到光伏逆變器的數學模型為：

式中，i_Ld、i_Lq和i_sd、i_sq分別表示dq旋轉坐標系下濾波電感電流和流向母線電流d、q軸分量；U_d、U_q和U_sd、U_sq分別表示dq旋轉坐標系下逆變器側電壓和輸出電壓d、q軸分量；ω為系統基波頻率；

2)輸出電壓U_sd、U_sq的數學模型為二階系統，設計兩個二階LADRC控制器；將dq軸間的耦合量視為擾動時，dq軸具有相同的LADRC控制結構；

3)加入擴張狀態，將步驟1)中數學模型的d軸微分方程寫成如下狀態空間形式：

式中，b₀＝1/LC，K_PWM為逆變增益；u＝U_d為控制輸出；狀態變量x₁、x₂為系統輸出y＝U_sd及其微分；x₃作為擴張狀態變量，表征系統擾動的總和，h表示x₃的微分；

4)根據步驟3)中的狀態空間形式，設計如下三階擴張狀態觀測器：

其中，z₁、z₂和z₃分別為狀態量x₁、x₂和x₃的狀態觀測量；β₁、β₂和β₃為擴張狀態觀測器增益；通過選取合適的增益，擴張狀態觀測器能實現對系統中各狀態變量的實時跟蹤。

7.根據權利要求4所述的一種基于自抗擾技術的光伏逆變器電壓控制電路，其特征在于，所述狀態誤差反饋具體為：

式中，k_p和k_d為狀態誤差反饋增益系數。