[發(fā)明專利]LCL型光伏并網(wǎng)逆變器的映射自適應反步滑模控制方法

在審

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• 申請日: 2022-07-19
• 公開（公告）號: CN115296331A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設計）人: 丁欣;陳光會;韋樂;陸尚平;姚開武;梁中超;鄭春強;邱敏;李烈;韋成才;林嘉茵;陳穎;李曉東;馮于娟
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西水利電力職業(yè)技術學院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/5387;H02M1/088;H02M1/44;H02M1/00
• 代理公司: 重慶為信知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 50216
• 代理人: 李曉賢

本發(fā)明公開了一種LCL型光伏并網(wǎng)逆變器的映射自適應反步滑模控制方法，涉及并網(wǎng)逆變器控制技術領域。首先搭建LCL型光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，根據(jù)LCL型光伏并網(wǎng)逆變器確定并網(wǎng)逆變器狀態(tài)方程，然后通過并網(wǎng)逆變器狀態(tài)方程得到精確線性化的標準狀態(tài)方程，再根據(jù)精確線性化的標準狀態(tài)方程，采用反步法設計基于Lyapunov穩(wěn)定性定理的LCL型光伏并網(wǎng)逆變器的滑模控制器，并依據(jù)滑模控制器來設計反步滑模系統(tǒng)控制律，最后通過映射自適應算法結(jié)合反步滑模系統(tǒng)控制律設計自適應反步滑模控制律。本發(fā)明保證了LCL型光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的漸進穩(wěn)定性，提高了系統(tǒng)的動態(tài)性能、魯棒性能和自適應性，使系統(tǒng)具備良好的動態(tài)特性和較強的抗擾能力。

技術領域

本發(fā)明屬于并網(wǎng)逆變器控制技術領域，尤其涉及一種LCL型光伏并網(wǎng)逆變器的映射自適應反步滑模控制方法。

背景技術

隨著分布式能源的快速發(fā)展，光伏發(fā)電系統(tǒng)以微網(wǎng)形式并入大電網(wǎng)運行是今后技術發(fā)展的主要方向，也是提高光伏發(fā)電規(guī)模的重要措施。并網(wǎng)逆變器作為光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的關鍵接口設備，其作用是將直流電轉(zhuǎn)換成符合市電要求的交流電，因此廣泛地應用于分布式能源領域。

與傳統(tǒng)L型并網(wǎng)逆變器相比，LCL型并網(wǎng)逆變器具有抑制高頻諧波的良好能力，但其存在固有的諧振問題則會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了消除諧振問題，可以通過無源阻尼和有源阻尼的這兩種方式進行抑制，而無源阻尼會造成光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的能源損耗，有源阻尼通過算法實現(xiàn)了諧振的抑制。但是在實際工作中，濾波器的參數(shù)往往會隨著外界條件的變化發(fā)生漂移，而且弱電網(wǎng)情況下電網(wǎng)阻抗的影響，都會導致實際諧振點發(fā)生偏移，從而導致傳統(tǒng)的有源阻尼方法失效。為了應對模型的不確定性和外界因素的干擾，這就要求并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)具有較強的抗擾能力和魯棒性。

近年來，并網(wǎng)逆變器入網(wǎng)電流控制以經(jīng)典PID和PR控制器為主，在此基礎上引入了觀測器等控制方法，但是這類控制方法對系統(tǒng)模型的精度要求比較高，實際工作中精確模型難以得到，因此大大降低了跟蹤精度。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述存在的問題，本發(fā)明提供了一種LCL型光伏并網(wǎng)逆變器的映射自適應反步滑模控制方法。首先搭建LCL型光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，根據(jù)LCL型光伏并網(wǎng)逆變器確定并網(wǎng)逆變器狀態(tài)方程，然后通過并網(wǎng)逆變器狀態(tài)方程得到精確線性化的標準狀態(tài)方程，再根據(jù)精確線性化的標準狀態(tài)方程，采用反步法設計基于Lyapunov穩(wěn)定性定理的LCL型光伏并網(wǎng)逆變器的滑模控制器，并依據(jù)滑模控制器來設計反步滑模系統(tǒng)控制律，最后通過映射自適應算法結(jié)合反步滑模系統(tǒng)控制律設計自適應反步滑模控制律。其中，通過遞歸構(gòu)造閉環(huán)系統(tǒng)的Lyapunov函數(shù)，保證了LCL型光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的漸進穩(wěn)定性，實現(xiàn)了控制器設計的結(jié)構(gòu)化，而反步法則保證了LCL型光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定，并在此基礎上采用滑模控制來提高LCL型光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的動態(tài)性能和魯棒性能，尤其滑模趨近律中的開關增益是通過映射自適應律取得的，因此提高了LCL型光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的自適應性。本發(fā)明不僅能夠保證系統(tǒng)的全局穩(wěn)定，還能對系統(tǒng)模型參數(shù)引起的不確定變化和外部干擾都具有良好的魯棒性能，提高了并網(wǎng)電流的跟蹤精度，有效解決了現(xiàn)有的技術問題。

本發(fā)明采用的技術方案：

LCL型光伏并網(wǎng)逆變器的映射自適應反步滑模控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、搭建LCL型光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)；

S2、根據(jù)LCL型光伏并網(wǎng)逆變器確定并網(wǎng)逆變器狀態(tài)方程；

S3、通過并網(wǎng)逆變器狀態(tài)方程，得到精確線性化的標準狀態(tài)方程；

S4、根據(jù)精確線性化的標準狀態(tài)方程，采用反步法設計基于Lyapunov穩(wěn)定性定理的LCL型光伏并網(wǎng)逆變器的滑模控制器，依據(jù)滑模控制器來設計反步滑模系統(tǒng)控制律；

S5、通過映射自適應算法結(jié)合反步滑模系統(tǒng)控制律設計自適應反步滑模控制律。

優(yōu)選地，還包括采用Lyapunov函數(shù)驗證控制器的穩(wěn)定性。