[發(fā)明專利]一種孤島微網(wǎng)中并聯(lián)逆變器系統(tǒng)魯棒控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110304287.7
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN112953290A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊艷;王業(yè)琴;顧相平;李文濤;洪程;耿濤;張藝懷
• 申請（專利權(quán)）人: 淮陰工學(xué)院
• 主分類號: H02M7/5395
• 分類號: H02M7/5395
• 代理公司: 淮安市科文知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 32223
• 代理人: 李鋒

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種孤島微網(wǎng)中并聯(lián)逆變器系統(tǒng)魯棒控制方法，并聯(lián)逆變器系統(tǒng)主從控制方式下，將所有逆變器看作一個整體，建立其完整的動態(tài)模型，并由此設(shè)計并聯(lián)逆變器系統(tǒng)的控制器；考慮并聯(lián)逆變器系統(tǒng)中存在參數(shù)及結(jié)構(gòu)不確定性問題，以系統(tǒng)輸出電壓及從逆變器的電感電流作為系統(tǒng)狀態(tài)，設(shè)計積分型全域滑模面向量；在此基礎(chǔ)上設(shè)計自適應(yīng)觀測器構(gòu)成自適應(yīng)積分型全域滑模控制結(jié)構(gòu)，以克服常規(guī)滑模控制對不確定性邊界值的依賴，并減小抖震現(xiàn)象。本發(fā)明能夠有效提高并聯(lián)逆變器系統(tǒng)對參數(shù)不確定性及結(jié)構(gòu)不確定性的全域魯棒性，保證并聯(lián)逆變器系統(tǒng)在不確定性存在的情況下也能夠輸出高質(zhì)量的終端電壓，及逆變器之間高精度的電流分配。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種孤島微網(wǎng)中并聯(lián)逆變器系統(tǒng)魯棒控制方法。

背景技術(shù)

低碳能源發(fā)展逐漸成為各國積極發(fā)展之目標(biāo)，發(fā)展可再生能源是解決能源短缺的方法之一。結(jié)合再生能源發(fā)電的微電網(wǎng)發(fā)展已成為目前熱門研究主題之一。微電網(wǎng)屬于分散式發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)利用再生能源協(xié)助供電達(dá)到環(huán)保效益，其主要功能在于當(dāng)電力公司系統(tǒng)發(fā)電量不足或故障時，獨(dú)立供電提供負(fù)載的緊急用電，稱為孤島微網(wǎng)。再生能源輸出的電力不穩(wěn)定，且部分再生能源輸出電壓(例如太陽能發(fā)電)為直流電源，因此再生能源發(fā)電輸出電力，無法直接應(yīng)用于微電網(wǎng)。需通過使用電力電子領(lǐng)域的逆變器來實(shí)現(xiàn)。但單個逆變器模塊由于開關(guān)元件的耐壓、耐流量和散熱等問題，在大功率應(yīng)用中受元件特性的制約；另外依賴于單個逆變器模塊的系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生故障時，沒有其他逆變器來分擔(dān)系統(tǒng)的功率，從而使系統(tǒng)不能工作，采用多臺電壓源型逆變器并聯(lián)可以使微型電網(wǎng)具有更好的冗余性、穩(wěn)定性和可靠性而成為近年來研究的熱點(diǎn)。另一方面，未來再生能源多樣化，各式不同功能的逆變器勢必將加入微電網(wǎng)。具有魯棒性強(qiáng)的輸出電壓調(diào)節(jié)、各逆變器間的功率/電流均衡控制的并聯(lián)控制技術(shù)對并聯(lián)逆變器系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行尤為重要。

通訊線在智能微網(wǎng)中的應(yīng)用是不可避免的，現(xiàn)代通信技術(shù)在智能微網(wǎng)中的發(fā)展，使得有線并聯(lián)控制具有可行性，其中應(yīng)用最廣泛的是主從控制方式。主從控制將一個逆變器當(dāng)作主模塊，控制其輸出電壓，而其它逆變器模塊則當(dāng)從模塊，控制其輸出電流，達(dá)到快速的電壓調(diào)節(jié)和精確的電流均勻分配，在主從控制理論中各種閉回路控制法用來對輸出電壓及電感電流進(jìn)行控制。常規(guī)并聯(lián)逆變器系統(tǒng)主從控制方式下，控制器基于各自逆變器的數(shù)學(xué)模型單獨(dú)設(shè)計，可以滿足其在獨(dú)立運(yùn)行時的穩(wěn)定性要求，而并聯(lián)運(yùn)行時控制性能可能會下降甚至不穩(wěn)定。為了保證并聯(lián)逆變器系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本發(fā)明將所有逆變器看作一個整體，建立其完整的動態(tài)模型，選擇并聯(lián)系統(tǒng)的輸出電壓及每個從逆變器的濾波電感電流作為系統(tǒng)狀態(tài)，設(shè)計并聯(lián)系統(tǒng)的控制器。此外，在微網(wǎng)系統(tǒng)中，再生能源輸出直流電壓通常不穩(wěn)定，從而使得并聯(lián)運(yùn)行的逆變器直流輸入電壓存在波動；另外元件參數(shù)很難和標(biāo)稱值完全一致，使得逆變器電路參數(shù)存在攝動；在微網(wǎng)運(yùn)行過程中負(fù)載擾動頻繁；同時，當(dāng)從逆變器單元發(fā)生故障時，從系統(tǒng)中切除，故障修復(fù)后重新接入微網(wǎng)系統(tǒng)，這些都使得并聯(lián)逆變器系統(tǒng)具有不確定性的擾動。此外逆變器中電力開關(guān)動作使得系統(tǒng)具有高度的非線性。因此設(shè)計對并聯(lián)逆變器系統(tǒng)的不確定性具有魯棒性的控制方案是非常重要的。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種孤島微網(wǎng)中并聯(lián)逆變器系統(tǒng)魯棒控制方法，將所有逆變器看作一個整體，建立其完整的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，設(shè)計積分型全域滑模面向量，設(shè)計系統(tǒng)不確定性的自適應(yīng)觀測器構(gòu)成自適應(yīng)積分型全域滑模控制器(AITSMC)，有效提高并聯(lián)逆變器系統(tǒng)對不確定性的魯棒性，保證并聯(lián)逆變器系統(tǒng)在不確定性存在的情況下也能夠輸出高質(zhì)量的終端電壓，及逆變器之間高精度的電流分配。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種孤島微網(wǎng)中并聯(lián)逆變器系統(tǒng)魯棒控制方法，所述方法基于并聯(lián)逆變器系統(tǒng)，所述并聯(lián)逆變器系統(tǒng)包括1個主逆變器，n-1個從逆變器，其均并聯(lián)連接，包括如下步驟：

S1：將所有逆變器看作一個整體，建立其完整的動態(tài)模型，選擇并聯(lián)逆變器系統(tǒng)公共耦合點(diǎn)(PCC)的輸出電壓v_o及每個從逆變器的電感電流i_Lk|_k＝2,…,n作為系統(tǒng)狀態(tài)，構(gòu)建考慮系統(tǒng)不確定性的并聯(lián)逆變器系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；