[發明專利]一種基于魯棒擾動觀測的電力彈簧反饋線性化控制方法

有效

• 申請號: 202011383150.7
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112327637B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 薛花;王育飛;欽佳南;張曉雯;凌晨;張宇華;于艾清
• 申請（專利權）人: 上海電力大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 王曉東

本發明公開了一種基于魯棒擾動觀測的電力彈簧反饋線性化控制方法，包括：根據dq旋轉坐標系下交流電力彈簧動態數學模型建立交流電力彈簧兩輸入/兩輸出李導數仿射模型；構建解耦矩陣和狀態變換矩陣，分別結合耦合模型及非線性模型進行觀測，得到完全解耦和完全線性化轉換的交流電力彈簧；構建功率環PI控制器；建立魯棒擾動觀測器。本發明實現了交流電力彈簧的完全解耦和完全線性化設計，具有動態性能好、穩定域寬的特點，提出了魯棒擾動觀測器設計，增強了閉環控制系統在不確定性擾動情況下的穩定性能和魯棒性能。

技術領域

本發明涉及電力系統運行與控制的技術領域，尤其涉及一種基于魯棒擾動觀測的電力彈簧反饋線性化控制方法。

背景技術

隨著高滲透率可再生發電的推廣應用，風能、太陽能等可再生能源將大規模接入交流微電網，但可再生能源發電的間歇性和隨機性會帶來交流微電網母線電壓波動、有功功率諧波等電能質量問題，顯著影響用戶側的電能質量。作為一種新的需求側管理技術，交流電力彈簧結構簡單，適用于多種應用場景，可有效抑制由高滲透率可再生能源發電引起的交流微電網有功功率波動，提高用戶側電能質量。

但交流電力彈簧具有典型的強耦合、非線性特性，而傳統矢量解耦控制依賴于模型局部線性化，與PI控制器結合實現交流電力彈簧動態調節，系統內部仍然存在一部分耦合影響控制性能，且穩定域窄，控制器設計較為復雜。為此，針對現有問題，利用非線性控制理論，設計交流電力彈簧精確反饋線性化控制方法，以實現交流電力彈簧完全解耦和完全線性化的寬范圍精確跟蹤控制。

此外，由于交流電彈簧精確反饋線性化解耦控制在系統發生不確定性擾動時，控制性能將受到系統未建模動態的影響，針對不確定性擾動影響精確反饋線性化解耦控制性能問題，設計形式簡單的觀測器，消除不確性擾動對精確反饋線性化控制性能的影響，是交流電力彈簧推廣應用中需解決的技術問題。

發明內容

本部分的目的在于概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。

鑒于上述現有存在的問題，提出了本發明。

因此，本發明解決的技術問題是：交流電力彈簧具有典型的強耦合、非線性特性，傳統矢量解耦控制依賴于模型局部線性化，與PI控制器結合實現交流電力彈簧動態調節，系統內部仍然存在一部分耦合影響控制性能，且穩定域窄，控制器設計較為復雜，存在不確定性擾動影響精確反饋線性化解耦控制性能問題。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：根據dq旋轉坐標系下交流電力彈簧動態數學模型建立交流電力彈簧兩輸入/兩輸出李導數仿射模型；基于所述李導數仿射模型構建解耦矩陣和狀態變換矩陣，分別結合耦合模型及非線性模型進行觀測，得到完全解耦和完全線性化轉換的交流電力彈簧；基于解耦及線性化轉換后的交流電力彈簧構建功率環PI控制器得到所述交流電力彈簧的輸出變量i_d和i_q的參考值，所述參考值進入電力彈簧精確反饋線性化控制律，形成閉環；建立魯棒擾動觀測器，通過前饋補償等效狀態量誤差至所述狀態轉換矩陣中的狀態量，抵消不確定性擾動對所述閉環控制系統的影響，完成反饋線性化解耦控制。

作為本發明所述的基于魯棒擾動觀測的電力彈簧反饋線性化控制方法的一種優選方案，其中：所述交流電力彈簧兩輸入/兩輸出李導數仿射模型包括，

其中，

h(x)＝[h₁(x)h₂(x)]^T＝[i_d i_q]^T

其中，