[發明專利]一種LCL并網逆變器的滑模控制方法

有效

• 申請號: 202011415123.3
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112531778B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 吳衛民;陳柏霖;安麗瓊;牛王強;張依戀
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 上海互順專利代理事務所(普通合伙) 31332
• 代理人: 成秋麗

本發明公開了一種LCL并網逆變器的滑模控制方法，包括：步驟1、根據LCL并網逆變器的電路拓撲結構，在兩相靜止坐標系αβ軸下建立模型，確定所述LCL并網逆變器的系統矩陣A，輸入矩陣B及輸出矩陣C；步驟2、將系統矩陣A、輸入矩陣B離散化，得到離散矩陣Asubgt;d/subgt;、Bsubgt;d/subgt;；步驟3、將離散矩陣Asubgt;d/subgt;，離散矩陣Bsubgt;d/subgt;及輸出矩陣C帶入卡爾曼濾波器，得到狀態變量估計值集；步驟4、將步驟3得到的狀態變量估計值集進行處理得到電網電壓觀測值、逆變器側電感電流觀測值和旁路電容電壓觀測值進行前饋；本發明公開的一種LCL并網逆變器的滑模控制方法能夠有效抑制諧波，保證并網電流以較低的諧波失真進行并網，提高了并網電流的質量。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，具體涉及一種LCL并網逆變器的滑模控制方法。

背景技術

近年來，為了解決不可再生能源日漸枯竭的問題，由風能、太陽能為代表的可再生能源發電技術得到了迅速的發展。而LCL并網逆變系統能夠高效轉化由這些清潔能源產生的電能并將其送入電網加以利用，因此受到了廣泛的關注。而一個并網系統的性能好壞主要由并網電流的質量所決定，因此必須為并網系統中選擇一個合適的電流控制器。滑模控制由于具有動態響應快、魯棒性強等一系列有利于提升并網性能的優點，其在LCL并網逆變器系統上的應用正越來越受到研究者的青睞。

滑模控制是一種可變結構控制，其本質是在規定的滑模面附近，受控的狀態運動軌跡矢量總是指向滑模面，這種運動通過開關控制策略施加的不連續控制動作引導實現，最終使被控對象的軌線趨向于期望平衡點。在滑模切換過程中，系統運行軌跡只受滑模面影響，而與控制對象參數以及擾動無關，所以系統動態響應速度快、魯棒性強。

通常希望逆變器輸出阻抗的相位和低頻幅值都盡可能高，以保證并網逆變器在弱電網下的穩定性與抑制電網中背景諧波干擾的能力。基于傳統滑模控制的LCL并網逆變器的控制框圖如圖1所示，將系統的狀態變量逆變器側電流，旁路電容電壓，電網電流線性組合成一個滑模面，但由于傳統滑模控制器存在電網電壓前饋項，因此并網逆變器輸出阻抗的相位會被大幅降低，當并網逆變器連接到一個弱電網時，電網阻抗與逆變器輸出阻抗的幅頻曲線在這些相位較低處發生交截，導致系統相位裕度的不足，使并網電流的畸變率上升。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種LCL并網逆變器的滑模控制方法，以解決目前傳統滑模控制的LCL并網逆變器在連接弱電網時，并網電流質量下降的問題，提高了并網電流的質量。

本發明的解決思路是：向卡爾曼濾波器輸入滑模控制器的輸出電壓及入網電流采樣值，經處理得到系統狀態變量估計值集，再對所述系統狀態變量估計值集進行處理得到電網電壓觀測值、逆變器側電感電流觀測值和旁路電容電壓觀測值，來分別代替現有的傳統滑模控制器中的電網電壓、逆變器側電感電流和旁路電容電壓進行前饋。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種LCL并網逆變器的滑模控制方法，包括如下步驟：

步驟1、根據LCL并網逆變器的電路拓撲結構，在兩相靜止坐標系αβ軸下建立模型，確定所述LCL并網逆變器的系統矩陣A，輸入矩陣B及輸出矩陣C；

步驟2、將系統矩陣A、輸入矩陣B離散化，得到離散矩陣A_d、B_d；

步驟3、將離散矩陣A_d，離散矩陣B_d及輸出矩陣C帶入卡爾曼濾波器，得到狀態變量估計值集；

步驟4、將步驟3得到的狀態變量估計值集進行處理得到電網電壓觀測值、逆變器側電感電流觀測值和旁路電容電壓觀測值進行前饋。

進一步地，所述系統矩陣A為(i+4)階方陣、輸入矩陣B為(i+4)×1階矩陣，輸出矩陣C為1×(i+4)階矩陣；