电流源型逆变器混合H2/H∞最优保代价控制方法技术

本发明专利技术涉及电流源型逆变器混合H2/H∞最优保代价控制方法，包括以下步骤；建立电流源型逆变器状态方程模型并离散化；对离散化后的电流源型逆变器状态方程模型进行扩展得到误差增广状态方程模型；采用混合H2/H∞最优保代价控制方法得到全状态反馈控制率；将状态反馈控制率带入到逆变器伺服控制闭环系统中，实现混合H2/H∞最优保代价控制。本发明专利技术具有比传统比例积分PI或比例谐振PR控制方案具有更好的动态及稳态性能，并且对电网侧电感波动具有鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电流源型逆变器混合H2/H∞最优保代价控制方法，属于智能电网

技术介绍
在目前智能电网背景下，多种多样的可再生能源(如，光伏、燃料电池、风能)驱动的分布式发电机及储能系统作为新的技术不断涌现。三相脉宽调制(PWM)的电流源型逆变器在连接上述分布式发电设备和大电网中扮演着重要的较色。对于电流源型逆变器，需要设计良好的控制器维持期望的状态(典型的伺服追踪问题)，以保障交流和直流系统的稳定性和可靠性。但是系统的交流侧和直流侧具有一定程度的不确定性和波动性。例如，交流电网电感参数受到负荷的影响，很难准确的估计；交流侧和直流侧电压也会在一定范围内波动。在许多应用条件下，如快速变化的风能和光伏出力，其电流源型逆变器需要能够快速的追踪参考点的变化，这对控制器的设计带来一定挑战。传统基于比例积分(PI)和比例谐振(PR)的控制方式具有响应时间慢、控制参数难以调节、难以处理电网电感参数不确定性和电压扰动等缺点。因此本专利技术提出一种电流源型逆变器混合H2/H∞最优保代价控制方法。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术的不足，提供了一种能够提高系统对于电感参数不确定及外部扰动的暂态及稳态鲁棒性的电流源型逆变器混合H2/H∞最优保代价控制方法。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：电流源型逆变器混合H2/H∞最优保代价控制方法，包括以下步骤；1)建立电流源型逆变器状态方程模型并离散化；2)对离散化后的电流源型逆变器状态方程模型进行扩展得到误差增广状态方程模型；采用混合H2/H∞最优保代价控制方法得到全状态反馈控制率；3)将状态反馈控制率带入到逆变器伺服控制闭环系统中，实现混合H2/H∞最优保代价控制。所述电流源型逆变器状态方程模型如下：x·=(A+ΔA)x+(B1+ΔB1)u+B2w1]]>y＝Cx其中，A=1/2·(A‾+A‾),ΔA=1/2·(A‾-A‾),B1=1/2·(B‾1+B‾1),]]>ΔB1=1/2·(B‾1-B‾1),B2=1/2·(B‾2+B‾2),ΔB2=1/2·(B‾2-B‾2),C=1001,]]>x＝[id,iq]T，u＝[vd,vq]T，w1＝(I+ΔB2/B2)·w，w＝[vod,voq]T,id,iq为逆变器与电网之间交互的电流经过abc/dq变换后的量，vd,vq为逆变器侧电压经过abc/dq变换后的量，vod,voq为电网侧电压经过abc/dq变换后的量；y为输出向量，电网侧电感在设定区间取值；A‾=-Rf/(Lf+Lgmax)ws-ws-Rf/(Lf+Lgmax),A‾=-Rf/(Lf+Lgmin)ws-ws-Rf/(Lf+Lgmin)]]>B‾1=-1/(Lf+Lgmax)00-1/(Lf+Lgmax),B‾1=-1/(Lf+Lgmin)00-1/(Lf+Lgmin)]]>B‾2=1/(Lf+Lgmin)001/(Lf+Lgmin),B‾2=1/(Lf+Lgmax)001/(Lf+Lgmax)]]>Rf为逆变器输出侧滤波电感阻抗，Lf为逆变器输出侧滤波电感值，ws＝2πf，f为电网频率。所述离散化后的电流源型逆变器状态方程模型如下：x(k+1)＝(G+ΔG)x(k)+(H1+ΔH1)u(k)+H2w1(k)y(k)＝Cx(k)其中，G=eATc,]]>Tc为采样频率，ΔG≅12(In-12MΔA)-1MΔA(In+G),]]>M＝(G-In)A-1，In为n维单位方阵，n为正整数，H1＝(G-I)A-1B1，ΔH1≅(In-12MΔA)-1M(ΔB1+12ΔAH1),]]>H2＝(G-I)A-1B2，k为正整数，I为单位矩阵。所述误差增广状态方程模型如下：xe(k+1)srefe(k+1)=(G^+ΔG^)xe(k)srefe(k)+(H^1+ΔH^1)ue(k)+H^2w1e(k)]]>其中，xe(k)＝x(k)-x(∞)，x(∞)为k趋于无穷大时x(k)的取值，srefe(k)＝sref(k)-sref(∞)，sref(k+1)＝sref(k)+Iref(k)-y(k)；k＝0,1,...,∞且sref(0)＝[0,0]T，Iref(k)为第k个采样时刻的参考电流给定值，sref(∞)为k趋于无穷大时sref(k)的取值，ue(k)＝u(k)-u(∞)，u(∞)为k趋于无穷大时u(k)的取值，w1e(k)＝w1(k)-w1(∞)，w1(∞)为k趋于无穷大时w1(k)的取值，G^=G0-CGI,ΔG^=ΔG0-CΔG0,H^1=H1-CH1,ΔH^1=ΔH1-CΔH1,H^2=H2-CH2.]]>所述混合H2/H∞最优保代价控制方法具体为通过凸优化模型求解得到全状态反馈控制率：1)凸优化模型如下：minα,β,X,V,Ntr(N)s.t.1)-X0P1TP2TP3TP4T0-αγ2IαH^2T000P1αH^2P5000P200-βI00P3000-αI0P40000-I<02)-NH^2TH^2-X<0]]>其中，α＞0,β＞0,N∈Rm×m,V∈Rm×n矩阵，m为正整数等于矩阵的列数，n为正整数等于矩阵的行数，X为对称正定矩阵，tr(N)为矩阵的迹，P2＝(E1X+E2V),P3＝(C∞X+D∞V),P4＝(C2X+D2V),P5＝-X+βHHT；γ＞0；C2,D2,C∞,D∞为如下逆变器伺服控制闭环系统状态方程描述中对应的矩阵元素；xe(k+1)srefe(k+1)=(G^+ΔG^)xe(k)srefe(k)+(H^1+ΔH^1)ue(k)+H^2w1e(k)]]>Z2(k)=C2xe(k)srefe(k)+D2ue(k)]]>Z∞(k)=C∞xe(k)srefe(k)+D∞ue(k)]]>其中，Z2(k)∈Rp和Z∞(k)∈Rq为评价向量，C2∈Rp×n，D2∈Rp×m，C∞∈Rq×n，D∞∈Rq×m为设定维度的实常数矩阵，p,n,m,q为表示向量维数的正整数；E1,E2,H通过得到；其中，F∈Rk×l且满足FTF≤Il×l；H∈Rn×k，E1∈Rl×(n+m)，E2∈Rl×(n+m)，k,l,m,n为正整数，Il×l为l阶单位矩阵；2)将通过凸本文档来自技高网...

【技术保护点】
电流源型逆变器混合H2/H∞最优保代价控制方法，其特征在于，包括以下步骤；1)建立电流源型逆变器状态方程模型并离散化；2)对离散化后的电流源型逆变器状态方程模型进行扩展得到误差增广状态方程模型；采用混合H2/H∞最优保代价控制方法得到全状态反馈控制率；3)将状态反馈控制率带入到逆变器伺服控制闭环系统中，实现混合H2/H∞最优保代价控制。

【技术特征摘要】
1.电流源型逆变器混合H2/H∞最优保代价控制方法，其特征在于，包括以下步骤；1)建立电流源型逆变器状态方程模型并离散化；2)对离散化后的电流源型逆变器状态方程模型进行扩展得到误差增广状态方程模型；采用混合H2/H∞最优保代价控制方法得到全状态反馈控制率；3)将状态反馈控制率带入到逆变器伺服控制闭环系统中，实现混合H2/H∞最优保代价控制。2.根据权利要求1所述的电流源型逆变器混合H2/H∞最优保代价控制方法，其特征在于所述电流源型逆变器状态方程模型如下：y＝Cx其中，x＝[id,iq]T，u＝[vd,vq]T，w1＝(I+ΔB2/B2)·w，w＝[vod,voq]T,id,iq为逆变器与电网之间交互的电流经过abc/dq变换后的量，vd,vq为逆变器侧电压经过abc/dq变换后的量，vod,voq为电网侧电压经过abc/dq变换后的量；y为输出向量，电网侧电感在设定区间取值；Rf为逆变器输出侧滤波电感阻抗，Lf为逆变器输出侧滤波电感值，ws＝2πf，f为电网频率。3.根据权利要求1所述的电流源型逆变器混合H2/H∞最优保代价控制方法，其特征在于所述离散化后的电流源型逆变器状态方程模型如下：x(k+1)＝(G+ΔG)x(k)+(H1+ΔH1)u(k)+H2w1(k)y(k)＝Cx(k)其中，Tc为采样频率，M＝(G-In)A-1，In为n维单位方阵，n为正整数，H1＝(G-I)A-1B1，H2＝(G-I)A-1B2，k为正整数，I为单位矩阵。4.根据权利要求1所述的电流源型逆变器混合H2/H∞最优保代价控制方法，其特征在于所述误差增广状态方程模型如下：其中，xe(k)＝x(k)-x(∞)，x(∞)为k趋于无穷大时x(k)的取值，srefe(k)＝sref(k)-sref(∞)，sref(k+1)＝sref(k)+Iref(k)-y(k)；k＝0,1,...,∞且sref(0)＝[0,0]T，Iref(k)为第k个采样时刻的参考电流给定值，sref(∞)为k趋于无穷大时sref(k)的取值，ue(k)＝u(k)-u(∞)，u(∞)为k趋于无穷大时u(k)的取值，w1e(k)＝w1(k)-w1(∞)，w1(∞)为k趋于无穷大时w1(k)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠文，臧传治，曾鹏，于海斌，李鹤鹏，徐石明，赵有健，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21