[發明專利]基于模型逆結構與多環分頻擾動觀測器的抑制系統及方法

有效

• 申請號: 202110216408.2
• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN112994093B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 常雨芳;張惠雯;朱禛浩;胡宇博;楊子瀟;朱自銘;張鳳順;王浩源;潘風;黃文聰
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24;H02J3/16;H02J3/18;H02J3/40;H02M7/48
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

1.一種基于模型逆結構與多環分頻擾動觀測器結合的擾動抑制系統，其特征在于，分布式電源通過電壓型逆變器接入主電網時，選取虛擬同步電機控制器經基于模型逆與擾動觀測器的控制系統，使分布式電源能主動參與電力系統的有功調頻、無功調壓過程，同時得到電壓電流參考值；電壓電流控制器對注入電壓電流進行精細調節，具體包括：

基于內模控制的模型逆結構：用于保證對參數輸入的單位跟蹤，具有理想的開環特性；模型逆結構與電壓PI控制器結合控制，由電壓PI控制器消除系統誤差；基于內模控制的模型逆結構采用f(s)＝1/(λs+1)^r的低通濾波器作為前饋環路，通過調節λ可使模型逆結構獲得最佳控制性能；

多環分頻擾動觀測器：包括若干前饋補償器，用于估計出擾動并前饋補償至輸入端，干前饋補償器包括內環、中環以及外環前饋補償器,實時估計出擾動i_d并前饋補償至輸入端，分別通過內環前饋補償器C₁(s)把觀測出的中頻段擾動進行前饋補償，中環前饋補償器把觀測出的低頻擾動進行前饋補償，外環前饋補償器將兩個低通濾波器的輸出信號作差，得到在ω₁～ω₂之間的低頻分量，并將其前饋到控制回路，其中，ω₁是中環前饋補償器所觀測出的低頻擾動的截止頻率，ω₂是外環前饋補償器所觀測出的低頻擾動截止頻率。

2.根據權利要求1所述的一種基于模型逆結構與多環分頻擾動觀測器結合的擾動抑制系統，其特征在于，外環前饋補償器和中環前饋補償器采用低通濾波器，內環前饋補償器采用二階帶通濾波器。

3.一種基于模型逆結構與多環分頻擾動觀測器結合的擾動抑制方法，該方法基于權利要求1所述的系統來實現,其特征在于,設置利用模型逆結構控制系統跟蹤擾動，具體控制方法包括：首先按照理想控制原則，即不考慮系統的魯棒性與約束條件，使傳遞函數為被控對象傳遞函數的逆，設計出穩定的控制器，使內模控制部分其中G_n(s)為被控對象的標稱模型；然后在控制器中引入濾波結構，即低通濾波器f(s)，使最后根據具體特性選擇參數，完成低通濾波器f(s)＝1/(λs+1)^r的設計，即在選擇參數r時，需根據具體被控對象的傳遞函數具體分析，以保證分式為有理分式，參數λ的選擇決定了閉環系統的響應特性，其取值影響系統的跟蹤滯后和魯棒性：λ取值越小，系統對擾動的跟蹤滯后就越小；λ取值越大，系統的魯棒性就越好；可通過仿真調節λ的取值，根據系統在不同λ下的實際響應曲線，綜合實際需求，選取合適的λ，使模型逆結構能獲得所需的最佳控制性能。

4.根據權利要求3所述的一種基于模型逆結構與多環分頻擾動觀測器結合的擾動抑制方法，其特征在于，內環前饋補償的具體方法包括：設計內環控制器C₁(s),將通過帶通濾波器觀測出的中頻段擾動反饋補償到系統，以達到預測中頻段擾動的效果。

5.根據權利要求4所述的一種基于模型逆結構與多環分頻擾動觀測器結合的擾動抑制方法，其特征在于，中環前饋補償的具體方法包括：設計內環控制器C₂(s),將通過低通濾波器觀測出的頻率低于ω₁的擾動，即低于截止頻率的頻段擾動反饋補償到系統，以達到預測低頻擾動效果。

6.根據權利要求5所述的一種基于模型逆結構與多環分頻擾動觀測器結合的擾動抑制方法，其特征在于，外環前饋補償的具體方法包括：設計內環控制器C₃(s),外環前饋補償的目的是為了將低頻擾動進一步分頻，分別對其進行補償，將通過C₃(s)觀測出的頻率低于截止頻率ω₂的頻段擾動，通過將外環觀測出的ω₂與中環觀測出的ω₁做差，以達到預測ω₁～ω₂頻段擾動的效果。