本发明专利技术公开了一种单相光伏并网逆变器的反演全局快速终端滑模控制方法，包括以下步骤，步骤一，根据电路定理和状态空间平均法建立考虑到误差干扰项的单相光伏并网逆变器数学模型；步骤二，设计反演全局快速终端滑膜控制器；步骤三，采用基于三角载波的脉冲宽度调制，将D转换成PWM信号，通过PWM信号控制单相光伏并网逆变器。本发明专利技术能够满足稳定性、鲁棒性和快速性的要求，当系统环境发生突变时，控制算法能可靠工作，使得单相光伏系统输出稳定的正弦交流电压。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种，属于控 制系统
技术介绍
太阳能是可循环使用的清洁能源，光伏电池是目前直接利用太阳能的主要方式， 其发电模式和传统发电模式有本质的区别。光伏发电具有间歇性和不稳定性的特点，光伏 电池的输出功率受光照强度和环境溫度的影响。因而在不断变化的工作状态下，需要采用 有效的算法进行逆变器控制，使其输出稳定的正弦交流电压并网运行。 逆变器控制主要采用PWM(PulseWi化hMo化Iation)技术。反演控制是一种从系 统后端往前端倒退设计控制率的方法，适合对高阶非线性系统进行控制。滑模控制是一种 变结构非线性控制，对系统参数和干扰具有较强的鲁棒性，但是现有的滑模控制是渐进收 敛，不能在有限的时间内是使跟踪误差收敛到零。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种单相光伏并网逆变器的反演全局快速 终端滑模控制方法。 为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是： ，所述单相光伏并网逆变 器采用全桥结构，包括第一开关管、第二开关管、第=开关管、第四开关管、电感和电容，包 括W下步骤， 步骤一，根据电路定理和状态空间平均法建立考虑到误差干扰项的单相光伏并网 逆变器数学模型； 考虑到误差干扰项的单相光伏并网逆变器数学模型为， 其中， 兩=%:,馬:=味《，U。。为电容两端的电压；； 町为单相光伏并网逆变器所在光伏系统的负载；C。。为单相光伏并网逆变器中的电容；L。。为单相光伏并网逆变器中的电感； Ud。为单相光伏并网逆变器的输入电压； D为第一开关管和第四开关管导通时间占周期的比例； 误差干扰项<^(0 =-A诉-AjXi +疗(0，抑片为外界干扰，A 1、A 2为由电容和 电感的参数引起的误差项； 步骤二，设计反演全局快速终端滑膜控制器； 设计过程为， Al)构造虚拟控制函数62; 每二而+G汽-技。C*[002引其中， 跟踪偏差巧二技血巧泌*; Cl为一个大于零的实数；[002引参考电压的扣=220y玄Sii乂100对）. ，. A2)选取李雅普诺夫函数Vi;[002引V冰导得， 巧二 e点=Cj (X，一Mw*) 1 1 i 1、 2 W / ， =CiO] -CA+ - ?。户）=-CA] +e耗 如果62= 0,那么巧=-(W如，进行下一步设计； A3)定义滑膜面Sc; 馬=% +议Cl +為色1巧/巧=x，+qet _技化*+ a巧+片<:''巧 = X] - + aci + 公(?/'-' =马+ (q +的《1 +知巧/Pi[00对其中，a，0是滑模面常数，Pi, P2为正奇数且P 1> P 2; A4)重新设计李雅普诺夫函数； 新的李雅普诺夫函数V' 2为 V' 2求导得， g=巧+诚 A5)根据李雅普诺夫稳定性理论条件1?' < 0，构造实际控制律；[00川其中，[004引 巧乏I錐)|即大于误差干扰项的上界； S即为符号函数； 步骤S，采用基于S角载波的脉冲宽度调制，将D转换成PWM信号，通过PWM信号 控制单相光伏并网逆变器。 所述单相光伏并网逆变器为全桥电压型逆变器。[004引通过设计Pi和P2的范围保证实际控制律非奇异；Pl和P2的范围为P2<P1<化2。 将D转换成PWM信号的过程为，令单相光伏并网逆变器占空比转换函数H= 20-1， 将H值与值域范围的S角波进行比较，当H大于S角波时，输出1，小于S角波时输 出0。 本专利技术所达到的有益效果：本专利技术能够满足稳定性、鲁棒性和快速性的要求，当系 统环境发生突变时，控制算法能可靠工作，使得单相光伏系统输出稳定的正弦交流电压。【附图说明】 图1为本专利技术的流程图。 图2为光伏系统的结构图。 图3为第一开关管和第四开关管导通时的电路图。 图4为第二开关管和第=开关管导通时的电路图。 图5为PWM信号产生模块。 图6为采用S角波载波产生PWM信号。 图7标准工作状态下光伏电池输出波形。 图8为光照和溫度变化图。 图9为光照和溫度变化下的光伏系统输出波形。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作进一步描述。W下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术 的技术方案，而不能W此来限制本专利技术的保护范围。 如图1所示，，包括W下 步骤： 步骤一，根据电路定理和状态空间平均法建立考虑到误差干扰项的单相光伏并网 逆变器数学模型。 单相光伏并网逆变器所在光伏系统的具体结构如图2所示，包括光伏阵列、Boost 升压电路（即DC-DC电路）、单相光伏并网逆变器值C-AC电路）和负载组成（具体连接关 系为现有技术，运里不详细描述了），光伏系统的结构为两级式高频不隔离并网电路。 单相光伏并网逆变器采用全桥结构，运里采用全桥电压型逆变器。，即DC-AC部分 所示，包括第一开关管Si、第二开关管S2、第=开关管S3、第四开关管S4、电感L。。和电容C。。。 假设第一开关管Si、第二开关管S2、第=开关管S3和第四开关管S4均为理想开关，忽略其死 区时间，忽略电感L。。和电容C。。上的寄生电阻，设在一个周期内S郝S 4导通时间占周期的 比例为D，则Sz和S 3导通占比为1-D。[006引 当Si和S 4导通时，电路如图3所示， 根据电路定理可知，(1)[006引 其中， Ud。为单相光伏并网逆变器的输入电压；[006引町为单相光伏并网逆变器所在光伏系统的负载； U。。为电容C。。两端的电压； i。。为流经电容C。。的电流； t表示时间。[007引 当Sz和S 3导通时，电路如图4所示， 根据电路定理可知，爲） 根据状态空间平均法，则一个周期内单相光伏并网逆变器的数学模型可W描述 为， (1)式 XD+似式 X (I-D)，即〇) (4) 对（4)式求导得，巧》 把做式带入（5)式，整理后得，f' 令状态变量j1 ."f对单相光伏并网逆变器建立数学模型如下， 片=M化， 考虑到实际应用中单相光伏并网逆变器会受到参数不确定性、外界因素的误差干 扰，在模型中加入误差干扰项，数学模型变为，[008引式中Ai、Az为由电容和电感的参数引起的误差项，钟（t)为外界干扰；令抑/)二一AjX] - A A +的0，贝Ij 考虑到误差干扰项的单相光伏并网逆变器数学模型为， 步骤二，设计反演全局快速终端滑膜控制器。 反演设计方法将系统分解为不超过系统阶数的子系统，为每个子系统设计李雅普 诺夫函数和中间虚拟量，一直后退到整个系统，W此设计出控制率。由于单相光伏并网逆变 器是典型的非线性系统，反当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
单相光伏并网逆变器的反演全局快速终端滑模控制方法，所述单相光伏并网逆变器采用全桥结构，包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、电感和电容，其特征在于：包括以下步骤，步骤一，根据电路定理和状态空间平均法建立考虑到误差干扰项的单相光伏并网逆变器数学模型；考虑到误差干扰项的单相光伏并网逆变器数学模型为，dx1dt=x2dx2dt=-1RLCacx2-1LacCacx1+2D-1LacCacudc+φ(t)]]>其中，x1＝uac，uac为电容两端的电压；RL为单相光伏并网逆变器所在光伏系统的负载；Cac为单相光伏并网逆变器中的电容；Lac为单相光伏并网逆变器中的电感；udc为单相光伏并网逆变器的输入电压；D为第一开关管和第四开关管导通时间占周期的比例；误差干扰项为外界干扰，Δ1、Δ2为由电容和电感的参数引起的误差项；步骤二，设计反演全局快速终端滑膜控制器；设计过程为，A1)构造虚拟控制函数e2；e2=x2+c1e1-u·ac*]]>其中，跟踪偏差e1=uac-uac*;]]>c1为一个大于零的实数；参考电压uac*=2202sin(100πt);]]>A2)选取李雅普诺夫函数V1；V1=12e12]]>V1求导得，V·1=e1e·1=e1(x2-u·ac*)=e1(e2-c1e1+u·ac*-u·ac*)=-c1e12+e1e2]]>如果e2＝0，那么进行下一步设计；A3)定义滑膜面sc；sc=e2+αe1+βe1p2/p1=x2+c1e1-u·ac*+αe1+βe1p2/p1=x2-u·ac*+c1e1+αe1+βe1p2/p1=e·1+(c1+α)e1+βe1p2/p1]]>其中，α,β是滑模面常数，p1，p2为正奇数且p1＞p2；A4)重新设计李雅普诺夫函数；新的李雅普诺夫函数V′2为V2′=V1+12sc2]]>V′2求导得，V·2′=V·1scs·c=-c1e12+e1e2+sc[-1RLCacx2-1LacCacx1+2D-1LacCacudc+φ(t)+(c1+α)e·1-u··ac*+p2p1βe1p2p1-1e·1];]]>A5)根据李雅普诺夫稳定性理论条件构造实际控制律；D=12{1+LacCacudc[1RLCacx2+1LacCacx1-ηsgn(sc)-(c1+α)e·1+u··ac*-c2sc-sc|sc|2e1e2-p2p1βe1p2p1-1e·1]}]]>其中，η≥|φ(t)|，即大于误差干扰项的上界；sgn为符号函数；步骤三，采用基于三角载波的脉冲宽度调制，将D转换成PWM信号，通过PWM信号控制单相光伏并网逆变器。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邓立华，费峻涛，蔡昌春，胡钢，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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