[發明專利]基于擴展狀態觀測器的電池儲能變換器自抗擾控制方法

有效

• 申請號: 202110239883.1
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112803461B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 林鑫;高寧;吳衛民
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張妍;徐雯瓊

本發明公開了一種基于擴展狀態觀測器的電池儲能變換器自抗擾控制方法，包括：電路數據采集和數據處理獲得處理數據；鎖相變換獲得旋轉坐標系下的電網側電感電流分量和電網電壓分量；構建擴展狀態觀測器模型；構造線性反饋控制律；重構系統原有狀態變量并進行狀態反饋，對LCL濾波器加入有源阻尼；獲得驅動信號以驅動該逆變電路工作。此方法解決了傳統依賴于擴展狀態觀測器主動抗擾控制的結構擾動量觀測范圍大，觀測值物理意義不明確的問題，在已有的擴展狀態觀測器基礎上，通過結合有源阻尼來消除LCL諧振所產生的擾動量，提高了觀測器對其它擾動量的觀測和補償精度，縮小了擴展狀態觀測器的擾動量觀測范圍，提高了主動抗擾控制的性能。

技術領域

本發明涉及電池儲能技術領域，具體涉及一種基于擴展狀態觀測器的電池儲能變換器自抗擾控制方法。

背景技術

電池儲能技術因為其低成本，響應快速，低場地要求，高能量密度的特點，是解決新能源發電功率波動的有效手段之一。

電池儲能變換器是電池儲能系統中負責電池直流能量與電網交流能量之間相互轉換的關鍵電氣設備，其控制算法對系統可靠性，效率和電能質量有著深遠影響。基于擴展狀態觀測器的主動抗擾控制算法具有不依賴于具體對象模型，能夠抵抗不可測干擾的優點，在許多控制領域都得到了廣泛應用。

然而，僅依靠擴展狀態觀測器會存在擾動量范圍大，觀測量物理意義不明確的缺點。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于擴展狀態觀測器的電池儲能變換器自抗擾控制方法。此方法旨在解決傳統依賴于擴展狀態觀測器主動抗擾控制的結構擾動量觀測范圍大，觀測值物理意義不明確的問題，在已有的擴展狀態觀測器基礎上，通過結合有源阻尼來消除LCL諧振所產生的擾動量，以提高觀測器對其它擾動量的觀測和補償精度，縮小擴展狀態觀測器的擾動量觀測范圍，提高主動抗擾控制的性能。

為達到上述目的，本發明提供了一種基于擴展狀態觀測器的電池儲能變換器自抗擾控制方法，包括以下步驟：

步驟1：對電池儲能變換器進行電路數據采集，獲得采集數據，并對采集數據進行數據處理，獲得處理數據；

步驟2：基于數字三項鎖相環(PLL)，對處理數據進行鎖相變換，獲得旋轉坐標系下的電網側電感電流分量和旋轉坐標系下的電網電壓分量；

步驟3：將旋轉坐標系下的電網側電感電流分量和旋轉坐標系下的電網電壓分量作為輸入，并構建出擴展狀態觀測器模型；

步驟4：根據擴展狀態觀測器模型所得觀測量，構造出線性反饋控制律；

步驟5：根據擴展狀態觀測器模型，對所得觀測量進行重構并加入到上述控制律中，獲得期望的LCL濾波器傳遞函數；

步驟6：基于正弦脈沖寬度調制(SPWM)原理，根據控制器最終產生的控制量，獲得驅動功率開關器件的驅動信號，以驅動該逆變電路工作，完成電池儲能變換器自抗擾控制。

最優選的，對采集數據進行數據處理包括：依序對采集數據進行模數轉換和數據換算，獲得處理數據。

最優選的，鎖相變換包括以下步驟：

步驟2.1：基于數字三項鎖相環(PLL)，對處理數據進行鎖相處理，選取變換矩陣；

步驟2.2：根據變換矩陣，對處理數據進行等幅值變換，獲得旋轉坐標系下的電網側電感電流分量和旋轉坐標系下的電網電壓分量；

最優選的，等幅值變換包括：Clarke變換和Park變換。

最優選的，構建擴展狀態觀測器模型包括以下步驟：

步驟3.1：對LCL濾波器旋轉坐標系中任一軸進行重構，選取出系統狀態變量；

步驟3.2：根據系統狀態變量，獲得系統狀態空間；