一种储能并网逆变器的新型双闭环线性自抗扰控制方法技术

本发明专利技术公开了一种储能并网逆变器的新型双闭环线性自抗扰控制方法，具体包括以下步骤：S1.构建储能并网逆变器的数学模型；将该数学模型中网侧逆变器电压方程通过Park变换后得到在同步旋转dq坐标系下的功率，并进行解耦控制；S2.构建改进的一阶线性自抗扰控制系统；S3.建立PI控制系统；S4.将改进后的一阶线性自抗扰控制系统作为外环电压环、PI控制系统作为内环电流环应用于储能并网逆变器中，得到储能并网逆变器的新型双闭环线性自抗扰控制系统。本发明专利技术硬件装置设计简单、易于实现；提高了系统的抗高频噪声的扰动观测能力，并保证了并网电流和电压的稳定输出，进而优化储能并网时网侧低电压穿越故障下对直流母线电压的控制性能。

【技术实现步骤摘要】
一种储能并网逆变器的新型双闭环线性自抗扰控制方法
本专利技术涉及储能系统的并网控制领域，特别是涉及一种储能并网逆变器的新型双闭环线性自抗扰控制方法。
技术介绍
随着风力发电系统、光伏发电系统的不断入网，储能系统进行并网也正成为当前的研究热点。在储能并网系统中，并网逆变器的设计使整个系统控制的核心，同时也是DC-AC转换的电力电子变换器。传统的储能逆变系统一般采用比例-积分(PI)的电压电流双环控制，其具有简单、易于实现的优点，但对于多变量、强耦合、强非线性、系统参数摄动的场合，传统的PI双闭环控制也难以取得理想的控制效果。中国科学院韩京清研究院在非线性比例-积分-微分(PID)控制器的基础上，提出了自抗扰控制(ADRC)的概念，该设计的ADRC不依赖于被控对象精确地数学模型，大大简化了控制系统的设计。但传统非线性ADRC包含的参数过多，整定困难，为了减少参数整定的数量，美国知名学者高志强教授对ADRC的各结构进行了线性化设计，提出了一种线性ADRC方法，该方法将宽带的概念引入到ADRC中，将控制器参数与控制器带宽和观测器带宽相联系，算法简单，易于工程实现，极大程度的减小了调试的难度。但是传统的线性自抗扰控制(LADRC)技术抗高频噪声抑制能力差，即在实际系统中易受电网电压波动的影响。综上所述，寻找一种储能并网逆变器的新型双闭环线性自抗扰控制的方法成为研究人员关注的问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，提供一种储能并网逆变器的新型双闭环线性自抗扰控制方法，目的在于稳定直流测母线电压的动态性能，改善传统的线性自抗扰控制(LADRC)技术抗高频噪声抑制能力差，即在实际系统中易受电网电压波动的影响的问题，以此来更好地改善储能系统并网时网侧低电压穿越的影响问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种储能并网逆变器的新型双闭环线性自抗扰控制方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：S1.构建储能并网逆变器的数学模型；将该数学模型中网侧逆变器电压方程通过Park变换后得到在同步旋转dq坐标系下的功率，并进行解耦控制；S2.构建改进的一阶线性自抗扰控制系统；S3.建立PI控制系统；S4.将改进后的一阶线性自抗扰控制系统作为外环电压环、PI控制系统作为内环电流环应用于储能并网逆变器中，得到储能并网逆变器的新型双闭环线性自抗扰控制系统。优选地，所述步骤S1具体为：S11.建立储能并网逆变器数学模型；该数学模型包括网侧逆变器电压方程；S12.对网侧逆变器电压方程进行Park变换，得到同步旋转dq坐标系下的网侧逆变器电压方程；S13.将电网的三相对称电压分别在d轴和q轴上投影，得到逆变器输出电压在旋转坐标dq轴上的分量；S14.储能并网逆变器系统选取基准电压和功率，参数采用标幺值，通过得到的储能并网逆变器输出的瞬时有功功率和无功功率来进行解耦。优选地，所述步骤S2具体为：S21.LADRC将外扰、参数不确定性和耦合定义为总和扰动；S22.基于总和扰动，建立LADRC的微分方程；S23.建立二阶线性扩张状态观测器LESO数学模型；S24.基于总和扰动和二阶LESO,得到系统观测器的带宽和控制器的带宽，并调整这两个参数的值；S25.基于二阶LESO，在总合扰动的观测增益系数中引入比例微分环节，并在总和扰动作用通道的输出进行环节校正，得到改进的二阶LESO。优选地，所述步骤S3具体为：S31.构建PI控制的传递函数；S32.对储能并网逆变器的电流进行控制，得到PI控制储能并网逆变器的传递函数。优选地，所述步骤S4中的外环电压环具体为：电压环的动态特性表示为如下函数：式中，is为储能系统侧输出的电流；将式子进行拉普拉斯变换得：式中，udc为自抗扰控制器的输入信号，id为控制输入，iq-ref为内环电流的参考输入。优选地，所述步骤S22中改进的二阶LESO为：对二阶LESO进行改进的微分方程为：式中，u和y分别为系统的输入和输出；b为输入控制增益，b未知，b0为b的估计值；z1为y的跟踪信号，z2为跟踪总和扰动信号，β1、β2为观测器的系数；Tα为超前时间常数；α为0～1间的系数；z3为改进之后的LESO最终作用于系统的总和扰动，是由z2经过总和扰动作用通道的环节校正得到。本专利技术的有益效果在于：(1)硬件装置设计简单、易于实现；(2)内环采用PI控制策略控制电流，实现在储能系统稳定运行时的单位功率因数控制，并保证了并网电流的稳定输出。(3)外环采用改进的一阶LADRC控制策略控制直流母线电压，即利用改进的二阶LESO对总和扰动作用通道的输出进行环节比较，来提高了系统的抗高频噪声的扰动观测能力，实现了直流母线电压的稳定，并提高了对系统的控制性能，；(4)提出一种基于传统LADRC控制策略的新型双闭环控制策略，即内环电流环采用传统PI控制策略；外环电压环采用改进LADRC控制策略，提高了系统的抗高频噪声能力，并增强了对系统的控制精度，进而优化储能并网时网侧低电压穿越故障下对直流母线电压的控制性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还能够根据这些附图获得其他的附图。图1为储能逆变器网侧控制结构图；图2为储能并网逆变器的实际控制结构图；图3为改进一阶LADRC控制结构图；图4为改电流环控制原理图；图5为改进线性自抗扰控制技术的储能并网逆变器控制原理图；图6为网侧低电压对称穿越20％的直流母线电压波形图；图7为网侧低电压不对称穿越20％的直流母线电压波形图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1参照图1-7，本专利技术提供一种储能并网逆变器的新型双闭环线性自抗扰控制策略，具体包括如下步骤:S1.构建储能并网逆变器的数学模型；将该数学模型中网侧逆变器电压方程通过Park变换后得到在同步旋转dq坐标系下的功率，并进行解耦控制；储能系统网侧逆变器控制结构如图1所示，R、L、C分别为滤波电感内阻、滤波电感以及滤波电容；Usabc为逆变器侧及输出侧的三相电压，Isabc为输出的三相电流。由图1可知，网侧逆变器电压方程经过P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种储能并网逆变器的新型双闭环线性自抗扰控制方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：/nS1.构建储能并网逆变器的数学模型；将该数学模型中网侧逆变器电压方程通过Park变换后得到在同步旋转dq坐标系下的功率，并进行解耦控制；/nS2.构建改进的一阶线性自抗扰控制系统；/nS3.建立PI控制系统；/nS4.将改进后的一阶线性自抗扰控制系统作为外环电压环、PI控制系统作为内环电流环应用于储能并网逆变器中，得到储能并网逆变器的新型双闭环线性自抗扰控制系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种储能并网逆变器的新型双闭环线性自抗扰控制方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
S1.构建储能并网逆变器的数学模型；将该数学模型中网侧逆变器电压方程通过Park变换后得到在同步旋转dq坐标系下的功率，并进行解耦控制；
S2.构建改进的一阶线性自抗扰控制系统；
S3.建立PI控制系统；
S4.将改进后的一阶线性自抗扰控制系统作为外环电压环、PI控制系统作为内环电流环应用于储能并网逆变器中，得到储能并网逆变器的新型双闭环线性自抗扰控制系统。


2.根据权利要求1所述的储能并网逆变器的新型双闭环线性自抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：
S11.建立储能并网逆变器数学模型；该数学模型包括网侧逆变器电压方程；
S12.对网侧逆变器电压方程进行Park变换，得到同步旋转dq坐标系下的网侧逆变器电压方程；
S13.将电网的三相对称电压分别在d轴和q轴上投影，得到逆变器输出电压在旋转坐标dq轴上的分量；
S14.储能并网逆变器系统选取基准电压和功率，参数采用标幺值，通过得到的储能并网逆变器输出的瞬时有功功率和无功功率来进行解耦。


3.根据权利要求1所述的储能并网逆变器的新型双闭环线性自抗扰控制方法，所述步骤S2具体为：
S21.LADRC将外扰、参数不确定性和耦合定义为总和扰动；
S22.基于总和扰动，建立LADRC的微分方程；
S23.建立二阶线性扩张状态观测器LESO数学模型；
S24.基于总和扰动...

【专利技术属性】
技术研发人员：马幼捷，杨路勇，周雪松，杨霞，周泳良，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津;12