基于自抗扰与比例谐振控制的Z源逆变器并网控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于自抗扰与比例谐振控制的Z源逆变器并网控制装置，包括有依次连接的Z源逆变器阻抗、Z源逆变器桥、LCL滤波模块、电压采样电路和锁相环模块，锁相环模块的输出端连接余弦模块，余弦模块的输出端连接控制电路，所述的控制电路包括有乘法器模块、自抗扰控制模块与比例谐振控制模块、PWM脉冲调制器和脉冲驱动模块，所述的乘法器模块接收余弦模块的信号和电流信号设定值，自抗扰控制模块与比例谐振控制模块的输出端通过PWM脉冲调制器连接脉冲驱动模块，脉冲驱动模块的输出端连接Z源逆变器桥，控制Z源逆变器桥中场效应管的导通与关断。本发明专利技术能够在提高逆变器动态特性的前提下，又能提高其静态稳定性。

Z source inverter grid connected control device based on ADRC and proportional resonant control

The invention discloses a grid-connected control device for Z-source inverter based on auto-disturbance rejection and proportional resonance control, including Z-source inverter impedance, Z-source inverter bridge, LCL filter module, voltage sampling circuit and phase-locked loop module with sequential connection, output end of phase-locked loop module connected with cosine module and output end of cosine module connected with each other. The control circuit includes a multiplier module, an ADRC module and a proportional resonance control module, a PWM pulse modulator and a pulse drive module. The multiplier module receives signals and current signals of the cosine module and communicates with the output of the proportional resonance control module. The PWM pulse modulator is connected with the pulse drive module, and the output of the pulse drive module is connected with the Z-source inverter bridge to control the turn-on and turn-off of the field effect transistor in the Z-source inverter bridge. The invention can improve the static stability of the inverter under the premise of improving the dynamic characteristics of the inverter.

【技术实现步骤摘要】
基于自抗扰与比例谐振控制的Z源逆变器并网控制装置
本专利技术属于光伏并网控制
，尤其涉及一种自抗扰与比例谐振控制的Z源逆变器光伏并网控制装置。
技术介绍
随着信息技术的发展，国家对并网电能质量的要求日益严格，提高并网逆变器逆变性能是提高并网电能质量的有效技术手段。提高并网逆变器逆变性能的关键是不断优化控制策略，现在应用在逆变器的控制策略主要有电压电流双环控制法，经典PID控制法，自抗扰控制法(ADRC)，比例谐振控制法(PR)，重复控制法，这些单一的控制方法虽然已经发展的比较成熟，但是单一的控制方法仍不能满足实际的需要，这就要求不同的控制策略结合起来，达到优化控制的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于自抗扰与比例谐振控制的Z源逆变器并网控制装置，在提高逆变器动态特性的前提下，又能提高其静态稳定性。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于自抗扰与比例谐振控制的Z源逆变器并网控制装置，包括有依次连接的Z源逆变器阻抗、Z源逆变器桥、LCL滤波模块、电压采样电路和锁相环模块，余弦模块，余弦模块的输出端连接控制电路，所述的控制电路包括有乘法器模块、自抗扰控制模块与比例谐振控制模块、PWM脉冲调制器和脉冲驱动模块，所述的乘法器模块接收余弦模块的信号和电流信号设定值，乘法器模块的输出信号输入至自抗扰控制模块，自抗扰控制模块还接收LCL滤波模块中电流采样电路的输出信号，自抗扰控制模块还连接比例谐振模块，自抗扰控制模块的输出端通过PWM脉冲调制器连接脉冲驱动模块，脉冲驱动模块的输出端连接Z源逆变器桥，控制Z源逆变器桥中场效应管的导通与关断。所述的自抗扰控制模块包括非线性跟踪微分器、误差信号生成单元、非线性状态误差反馈控制律模块、第一减法器、补偿因子模块、滤波器模块、扩张状态观测器，跟踪微分器的输入端连接乘法器模块的输出信号，跟踪微分器输出三个微分信号给第一误差信号生成单元，第一误差信号生成单元的第二输入端分别连接扩张状态观测器的三个观测输出端，第一误差信号生成单元的输出端连接非线性状态误差反馈控制律模块的输入端，非线性状态误差反馈控制律模块的输出端连接第一减法器的第一输入端，第一减法器的第二输入端通过补偿因子模块的第一补偿因子连接扩张状态观测器的输出端，第一减法器的输出端连接加法器的第一输入端，第一减法器的输出端还通过补偿因子模块的第二补偿因子连接扩张状态观测器的第一输入端，加法器的输出端连接滤波器模块的第一输入端，所述滤波器模块的输出端连接扩张状态观测器的第二输入端。3.如权利要求1或2所述的基于自抗扰与比例谐振控制的Z源逆变器并网控制装置，其特征在于：所述的比例谐振控制模块包括有第二误差产生单元和第三误差产生单元、PR5模块、PR3模块，基波比例谐振控制模块，所述第二误差产生单元和第三误差产生单元的第一输入端为设定参考值，第二输入端连接第一误差产生单元的第二输入端，第二误差产生单元的输出端通过PR5模块连接加法器的第二输入端，第三误差产生单元的输出端通过PR3模块连接加法器的第二输入端，基波比例谐振控制模块的输入端连接第一误差产生单元的输出端，输出端连接加法器的第二输入端。所述的基波比例谐振控制模块包括有积分增益模块、第五减法器、比例增益模块、截止频率模块、第七积分模块、第八积分模块和谐振频率模块，其中积分增益模块的输入端连接第一误差产生单元的输出端，积分增益模块的输出端连接第七积分模块，第七积分模块的输出端连接加法器的第二输入端，第七积分模块的输出端还分别通过比例增益模块、截止频率模块和第五减法器的第二输入端连接，第七积分模块的输出端还通过谐振频率模块、第八积分模块连接第五减法器的第三输入端。所述的扩张状态观测器包括第三减法器、第四减法器，第四积分单元、第五积分单元、第六积分单元、反馈矩阵单元、增益b0单元、反馈增益a1单元、关于误差的非线性组合函数单元，第三减法器的第一输入端连接第二补偿因子的输出端，第二输入端连接反馈矩阵单元的输出端，反馈矩阵单元的输入端连接第四相加点的输出端；第三减法器的第三输入端连接反馈增益a1单元的输出端，反馈增益a1的输入端连接第五积分单元的输出端，第三减法器的输出端依次连接第四积分单元、第五积分单元、第六积分单元，其中第四积分单元、第五积分单元、第六积分单元的输出端分别连接关于误差的非线性组合函数单元的三个输入端，第四积分单元、第五积分单元、第六积分单元的输出端为扩张状态观测器的三个观测输出端；第六积分单元的输出端通过增益b0单元连接第四减法器的输入端，第四减法器的另一输入端为扩张状态观测器的第二输入端。所述的滤波器模块包括第二减法器、第一积分单元、第二积分单元、第三积分单元、系数b0单元和系数a1单元组成，第二减法器的第一输入端为被控对象的输入端，第二减法器的第二输入端连接系数a1单元的输出端，第二减法器的输出端连接到第一积分单元，第一积分单元的输出端通过第二积分单元连接第三积分单元的输入端，第二积分单元的输出端连接系数a1单元的输入端；第三积分单元的输出端连接系数b0单元，系数b0单元的输出端即自抗扰控制模块的输出端，此输出端还连接扩张状态观测器的第二输入端。本专利技术具有的优点是：本专利技术是将将自抗扰与比例谐振控制相结合的方法，运用自抗扰控制方法提高逆变器电流控制回路的动态响应性能的过程，即提高逆变器控制器的快速性；运用准比例谐振控制方法提高逆变器控制器的静态特性，比例环节增加系统的静态和动态稳定性，采用准PR控制器既能够保持PR控制器高增益的优点，实现对正弦信号的无静差跟踪控制，又可以增大系统在谐振频率附近的带宽，降低系统的敏感度。总之，在提高逆变器动态特性的前提下，又能提高其静态稳定性和抗干扰性，有效降低输出信号的稳态误差，简单可靠，易于实现。附图说明图1是本专利技术的电路结构框图。图2是自抗扰控制模块和比例谐振控制模块的电路原理图。具体实施方式如图1所示，本专利技术公开的是一种基于自抗扰与比例谐振控制的Z源逆变器并网控制装置，包括有依次连接的Z源逆变器阻抗101、Z源逆变器桥102、LCL滤波模块2、电压采样电路4和锁相环模块5，锁相环模块的输出端连接控制电路3。电信号由PV1太阳能发电板101‐1产生，其中PV1太阳能发电板的一端接地，另一端接极性电容101‐2、101‐3的负极性端和电感L101‐4的一端，电感L101‐4的另一端接极性电容101‐5的负极性端，极性电容101‐5的正极性端接极性电容101‐2的正极与电感L101‐6的一端，电感L101‐6的另一端接极性电容101‐3的正极。电信号经过101模块中的电容和电感之后，进入Z源逆变器桥的场效应管，其中场效应管G1的漏极与场效应管G3的漏极相连接，场效应管G1的源极与场效应管G2的源极相连接，场效应管G3、G4的源极对应连接，场效应管G2、G4的源极对应连接。电信号从场效应管G1、G2的源极与场效应管G3、G4的源极流出端电压为Ui，进入LCL滤波模块2，因此信号电压Ui从Z源逆变电路模块1也就输送到了LCL滤波电路模块2。LCL滤波电路模块2包括有201(L1电感基准值)、202(ΔL1电感波动量)，203电流采样电路，204(L2电感基准值)，205(ΔL2电感波动量)，206电网，20本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于自抗扰与比例谐振控制的Z源逆变器并网控制装置，包括有依次连接的Z源逆变器阻抗、Z源逆变器桥、LCL滤波模块、电压采样电路和锁相环模块，余弦模块，余弦模块的输出端连接控制电路，其特征在于：所述的控制电路包括有乘法器模块、自抗扰控制模块与比例谐振控制模块、PWM脉冲调制器和脉冲驱动模块，所述的乘法器模块接收余弦模块的信号和电流信号设定值，乘法器模块的输出信号输入至自抗扰控制模块，自抗扰控制模块还接收LCL滤波模块中电流采样电路的输出信号，自抗扰控制模块还连接比例谐振模块，自抗扰控制模块的输出端通过PWM脉冲调制器连接脉冲驱动模块，脉冲驱动模块的输出端连接Z源逆变器桥，控制Z源逆变器桥中场效应管的导通与关断。

【技术特征摘要】
1.一种基于自抗扰与比例谐振控制的Z源逆变器并网控制装置，包括有依次连接的Z源逆变器阻抗、Z源逆变器桥、LCL滤波模块、电压采样电路和锁相环模块，余弦模块，余弦模块的输出端连接控制电路，其特征在于：所述的控制电路包括有乘法器模块、自抗扰控制模块与比例谐振控制模块、PWM脉冲调制器和脉冲驱动模块，所述的乘法器模块接收余弦模块的信号和电流信号设定值，乘法器模块的输出信号输入至自抗扰控制模块，自抗扰控制模块还接收LCL滤波模块中电流采样电路的输出信号，自抗扰控制模块还连接比例谐振模块，自抗扰控制模块的输出端通过PWM脉冲调制器连接脉冲驱动模块，脉冲驱动模块的输出端连接Z源逆变器桥，控制Z源逆变器桥中场效应管的导通与关断。2.如权利要求1所述的基于自抗扰与比例谐振控制的Z源逆变器并网控制装置，其特征在于：所述的自抗扰控制模块包括非线性跟踪微分器、误差信号生成单元、非线性状态误差反馈控制律模块、第一减法器、补偿因子模块、滤波器模块、扩张状态观测器，跟踪微分器的输入端连接乘法器模块的输出信号，跟踪微分器输出三个微分信号给第一误差信号生成单元，第一误差信号生成单元的第二输入端分别连接扩张状态观测器的三个观测输出端，第一误差信号生成单元的输出端连接非线性状态误差反馈控制律模块的输入端，非线性状态误差反馈控制律模块的输出端连接第一减法器的第一输入端，第一减法器的第二输入端通过补偿因子模块的第一补偿因子连接扩张状态观测器的输出端，第一减法器的输出端连接加法器的第一输入端，第一减法器的输出端还通过补偿因子模块的第二补偿因子连接扩张状态观测器的第一输入端，加法器的输出端连接滤波器模块的第一输入端，所述滤波器模块的输出端连接扩张状态观测器的第二输入端。3.如权利要求1或2所述的基于自抗扰与比例谐振控制的Z源逆变器并网控制装置，其特征在于：所述的比例谐振控制模块包括有第二误差产生单元和第三误差产生单元、PR5模块、PR3模块，基波比例谐振控制模块，所述第二误差产生单元和第三误差产生单元的第一输入端为设定参考值，第二输入端连接第一误差产生单元的第二输入端，第二误差产生单元的输出端通过PR5模块连接加法器的第二输入端，第三误差产生单元的输出端通过PR3模块连接加法器的第二输入端，基波比例谐振控制模块的输入端连接第一误差产生单元的输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员：何国锋，兰奇逊，弓少康，韩耀飞，朱更辉，陈少峰，
申请(专利权)人：河南城建学院，
类型：发明
国别省市：河南,41