[發(fā)明專利]一種基于自抗擾技術(shù)的光伏逆變器電壓控制電路

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911037659.3
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110957756A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周宇;胡衛(wèi)豐;景春明;周洪益;曾江;余濤
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司鹽城供電分公司;國網(wǎng)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(wù)所(普通合伙) 32304
• 代理人: 范佳晨

本發(fā)明提供了一種基于自抗擾技術(shù)的光伏逆變器電壓控制電路，所述電壓控制電路用于光伏逆變器系統(tǒng)，光伏逆變器系統(tǒng)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(shù)，設(shè)置有擴張狀態(tài)觀測器和狀態(tài)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。本發(fā)明對光伏逆變器引入自抗擾控制技術(shù)，使得光伏逆變器系統(tǒng)動態(tài)性能和抗擾性能大為提升，保證了電能質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于自抗擾技術(shù)的光伏逆變器電壓控制電路。

背景技術(shù)

光伏逆變系統(tǒng)具有非線性、強耦合、負載擾動強、并/離網(wǎng)模式切換靈活等特性，傳統(tǒng)電壓電流雙環(huán)控制難以取得滿意的控制效果。自抗擾控制(active disturbancerejection control，ADRC)把作用于對象的不確定因素都歸結(jié)為“未知擾動”，利用擴張狀態(tài)觀測器(extend state observer，ESO)對其進行估計并予以補償。該策略不依賴于被控對象的精確模型，具有控制精度高、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強等特點。傳統(tǒng)非線性ADRC存在計算復(fù)雜、參數(shù)眾多、調(diào)參困難等問題，線性自抗擾控制(linear active disturbancerejection control，LADRC)保留了自抗擾控制算法的優(yōu)良性能，將諸參數(shù)歸結(jié)為觀測器帶寬和控制器帶寬的整定，算法簡單，易于工程實現(xiàn)。

考慮到擴張狀態(tài)觀測器是影響LADRC控制性能的核心環(huán)節(jié)，增加擴張狀態(tài)觀測器帶寬，可以有效提高系統(tǒng)的擾動觀測能力和抗擾能力。數(shù)字控制系統(tǒng)的離散化特性對系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計影響很大，限制了觀測帶寬的提升。設(shè)計模擬型自抗擾控制電路，可以突破離散化系統(tǒng)對觀測帶寬的限制，大大提升控制系統(tǒng)的動態(tài)性能。另外，自抗擾控制可對作用于對象內(nèi)擾和外擾進行統(tǒng)一估計與補償，具有較強魯棒性，可有效克服模擬電路參數(shù)漂移造成的控制性能惡化問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于自抗擾技術(shù)的光伏逆變器電壓控制電路，能夠提升光伏逆變器控制性能，以解決行業(yè)中面臨的問題。

本發(fā)明具體為一種基于自抗擾技術(shù)的光伏逆變器電壓控制電路，所述電壓控制電路用于光伏逆變器系統(tǒng)，光伏逆變器系統(tǒng)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(shù)，設(shè)置有擴張狀態(tài)觀測器和狀態(tài)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。

進一步的，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(huán)控制目標，控制對象為二階，系統(tǒng)狀態(tài)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。

進一步的，所述擴張狀態(tài)觀測器設(shè)計為三階線性擴張狀態(tài)觀測器，包括輸出電壓狀態(tài)觀測量、輸出電壓微分狀態(tài)觀測量及總和擾動觀測量。

進一步的，所述狀態(tài)誤差反饋，設(shè)計為狀態(tài)誤差比例反饋，狀態(tài)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。

進一步的，將狀態(tài)誤差反饋得到的輸出與擴張狀態(tài)觀測器得到的擾動觀測量疊加，得到系統(tǒng)總的輸入信號，與載波信號比較，得到光伏逆變器開關(guān)管的動作信號，經(jīng)過驅(qū)動電路，控制逆變器開關(guān)管動作。

進一步的，設(shè)計擴張狀態(tài)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(zhuǎn)坐標下，得到光伏逆變器的數(shù)學模型為：

式中，i_Ld、i_Lq和i_sd、i_sq分別表示dq旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)坐標系下逆變器側(cè)電壓和輸出電壓d、q軸分量；ω為系統(tǒng)基波頻率；