基于线性自抗扰控制的并网逆变器电流环控制系统技术方案

本实用新型专利技术提出了一种基于线性自抗扰控制的并网逆变器电流环控制系统，该系统包括逆变模块、坐标变换模块、控制复阻抗模块、投切逻辑模块、重复控制模块RCC、线性自抗扰控制模块LADRC及PWM调制模块；所述逆变模块的输入端连接直流电压源，所述逆变模块输出三相电网；所述逆变模块的输出端连接坐标变换模块的输入端，所述坐标变换模块的电压输出端、电流输出端分别连接控制复阻抗模块的输入端、线性自抗扰控制模块LADRC的第一输入端；本实用新型专利技术基于逆变器电流反馈的对象建模能够降低相对阶次，从而降低线性自抗扰控制器的控制阶次，从而简化控制器参数的整定过程，也提高了系统的稳定性。稳定性。稳定性。

Current loop control system of grid connected inverter based on Linear Active Disturbance Rejection Control

【技术实现步骤摘要】
基于线性自抗扰控制的并网逆变器电流环控制系统


[0001]本技术属于并网逆变器控制
，具体涉及一种基于线性自抗扰控制的并网逆变器电流环控制系统。

技术介绍

[0002]针对LCL型并网逆变器存在的谐振和耦合问题，在传统的电流环PI控制器上添加阻尼环节，其中，最为常用的阻尼方法有虚拟电阻法、陷波器法等。然而，上述控制方法中存在需要更多传感器、高度依赖于系统模型精度等缺陷，难以直接应用到复杂的工业应用当中。基于自抗扰控制的LCL并网逆变器电流环控制，能将参数误差、对象耦合、谐振尖峰和电网波动等内外扰动通过线性扩张状态观测器进行实时观测和补偿，降低对模型的依赖程度，提高了系统的鲁棒性和稳定性，可实现高质量的电网电流控制。但是由于非线性自抗扰控制稳定性分析复杂，且对处理器运算能力要求比较高，所以在实际工程应用中通常采用的是线性自抗扰控制LADRC。其中，基于电网电流反馈的线性自抗扰控制器阶次高，需要控制的状态变量多，输出信号中的相位滞后大，参数选择也越复杂，控制的难度因而较大，限制了其在工程中的应用。此外，LADRC虽然对于大扰动和大不确定性有比较好的抑制效果，但是对于小幅值低频的谐波干扰抑制效果较差，考虑到LCL并网逆变器的交流侧电流谐波主要为5、7、11、13等6k
±
11(k＝1,2,...)次谐波，如果通过特定频率陷波器的方法对其进行一一设计，整个设计难度和时间成本都会比较高，基于内模原理的重复控制则弥补了这一问题，它能够对整数倍频率的谐波产生较大的衰减抑制，但是重复控制也会给系统引入较大的相位滞后，可能会使系统不稳定。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本技术提出了一种基于线性自抗扰控制的并网逆变器电流环控制系统。本技术基于逆变器电流反馈的对象建模能够降低相对阶次，从而降低线性自抗扰控制器的控制阶次，从而简化控制器参数的整定过程，也提高了系统的稳定性和带宽；在观测器控制量输入端引入一拍滞后环节可以抵消由于采样和SVPWM带来的时延影响，进一步改善了系统的稳定性；引入的控制复阻抗模块能够修正电流环给定参数，确保了有功功率和无功功率的独立控制，保证系统能够始终工作在单位功率因数下；针对存在的小幅值、整数倍频率的谐波，重复控制器中的内模模块能在数拍的时间内跟踪上谐波扰动，其相位补偿模块和对象增益补偿模块能使系统在低频段零相移和零增益，同时增加高频的抑制能力，进一步提高系统的稳态精度；投切逻辑模块采用滑动平均法对开关KT的状态进行控制，确保了在系统稳态时才切入重复控制，有助于减小了重复控制模块对系统动态性能的影响；引入的重复控制模块与自抗扰模块LESF并联，对原自抗扰控制系统参数的整定和系统的稳定性影响较小。
[0004]本技术的目的通过以下的技术方案实现：
[0005]一种基于线性自抗扰控制的并网逆变器电流环控制系统包括逆变模块、坐标变换
模块、控制复阻抗模块、投切逻辑模块、重复控制模块RCC、线性自抗扰控制模块LADRC及PWM调制模块；所述逆变模块的输入端连接直流电压源，所述逆变模块输出三相电网；所述逆变模块的输出端连接坐标变换模块的输入端，所述坐标变换模块的电压输出端、电流输出端分别连接控制复阻抗模块的输入端、线性自抗扰控制模块LADRC的第一输入端；控制复阻抗模块的输出端连接线性自抗扰控制模块LADRC的第二输入端；线性自抗扰控制模块LADRC的第一输出端连接PWM调制模块的输入端，PWM调制模块的输出端连接所述逆变模块，所述线性自抗扰控制模块LADRC的第二输出端连接所述投切逻辑模块、重复控制模块，所述投切逻辑模块的输出端连接重复控制模块，重复控制模块的输出端连接所述线性自抗扰控制模块LADRC。
[0006]优选地，所述投切逻辑模块包括完全相同的d轴投切逻辑单元和q轴投切逻辑单元，所述重复控制模块包括完全相同的d轴重复控制器和q轴重复控制器，所述线性自抗扰控制模块LADRC包括完全相同的d轴自抗扰控制单元和q轴自抗扰控制单元；所述坐标变换模块的电流输出端分别连接d轴自抗扰控制单元的第一输入端和q轴自抗扰控制单元第一输入端；控制复阻抗模块的输出端分别连接d轴自抗扰控制单元的第一输入端和q轴自抗扰控制单元的第二输入端；d轴自抗扰控制单元的第一输出端和q轴自抗扰控制单元的第一输出端均连接PWM调制模块的输入端，d轴自抗扰控制单元的第二输出端连接d轴投切逻辑单元、d轴重复控制器；q轴自抗扰控制单元的第二输出端连接q轴投切逻辑单元、q轴重复控制器；d轴投切逻辑单元、d轴重复控制器和d轴自抗扰控制单元还依次连接，q轴投切逻辑单元、q轴重复控制器和q轴自抗扰控制单元还依次连接。
[0007]优选地，d轴自抗扰控制单元和q轴自抗扰控制单元均包括线性状态反馈控制器LESF和线性扩张状态观测器LESO；d轴的线性状态反馈控制器LESF的输入端连接d轴逆变器侧电流的给定值端、d轴逆变器侧电流的实时值端、d轴重复控制器的输出端以及d轴扰动观测值端；d轴的线性状态反馈控制器LESF的输出端连接PWM调制模块、d轴线性扩张状态观测器LESO；d轴线性扩张状态观测器LESO的输入端连接d轴的线性状态反馈控制器LESF的输出端以及d轴逆变器侧电流的实时值端，d轴线性扩张状态观测器LESO的输出端连接d轴的线性状态反馈控制器LESF。
[0008]优选地，d轴重复控制器和q轴重复控制器均包括依次连接的内模单元、相位补偿单元和增益单元，d轴的内模单元的输入端通过开关连接d轴自抗扰控制单元的第二输出端、d轴逻辑投切单元，d轴的增益单元的输出端通过开关连接d轴自抗扰控制单元的输入端。
[0009]优选地，所述逆变模块包括依次相连的LCL滤波器和三相全桥逆变器，三相全桥逆变器的输入端连接直流电压源，LCL滤波器的输出端连接三相电网；LCL滤波器的输出端还连接坐标变换模块的第一输入端，三相全桥逆变器的三相电流端连接坐标变换模块的第二输入端。
[0010]优选地，所述控制复阻抗模块均包括第一比例系数单元、第二比例系数单元、第一加减器、第三比例系数单元、第四比例系数单元和第一加法器；所述第一比例系数单元的输入端连接d轴电网电流设定值端，其输出端与第一加减器的加法输入端相连，第二比例系数单元的输入端连接q轴电网实时电压端，其输出端与第一加减器的减法输入端相连，第一加减器的输出端连接d轴自抗扰控制单元，第三比例系数单元的输入端连接q轴电网电流设定
值端，其输出端与第一加法器的加法输入端相连，第四比例系数单元的输入端连接d轴电网电压端，其输出端与第一加法器的加法输入端相连，第一加法器连接线性自抗扰控制模块。
[0011]优选地，所述线性扩张状态观测模块LESO包括第二加减器、第二加法器、第一积分器、第二积分器、第一观测器系数单元、第二观测器系数单元、第一补偿因子和一拍滞后单元；第二加减器的加法输入端连接逆变器侧实时电流信端、第一积分器的输出端，第二加减器的输出端与第一观测器系数单元、第二观测器系数单元的输入端连接，第一观测器系数单元的输出端连接第二加法器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于线性自抗扰控制的并网逆变器电流环控制系统，其特征在于，包括逆变模块、坐标变换模块、控制复阻抗模块、投切逻辑模块、重复控制模块RCC、线性自抗扰控制模块LADRC及PWM调制模块；所述逆变模块的输入端连接直流电压源，输出到三相电网；所述逆变模块的输出端连接坐标变换模块的输入端，所述坐标变换模块的电压输出端、电流输出端分别连接控制复阻抗模块的输入端、线性自抗扰控制模块LADRC的第一输入端；控制复阻抗模块的输出端连接线性自抗扰控制模块LADRC的第二输入端；线性自抗扰控制模块LADRC的第一输出端连接PWM调制模块的输入端，PWM调制模块的输出端连接所述逆变模块，所述线性自抗扰控制模块LADRC的第二输出端连接所述投切逻辑模块、重复控制模块，所述投切逻辑模块的输出端连接重复控制模块，重复控制模块的输出端连接所述线性自抗扰控制模块LADRC；所述投切逻辑模块包括完全相同的d轴投切逻辑单元和q轴投切逻辑单元，所述重复控制模块包括完全相同的d轴重复控制器和q轴重复控制器，所述线性自抗扰控制模块LADRC包括完全相同的d轴自抗扰控制单元和q轴自抗扰控制单元；所述坐标变换模块的电流输出端分别连接d轴自抗扰控制单元的第一输入端和q轴自抗扰控制单元第一输入端；控制复阻抗模块的输出端分别连接d轴自抗扰控制单元的第一输入端和q轴自抗扰控制单元的第二输入端；d轴自抗扰控制单元的第一输出端和q轴自抗扰控制单元的第一输出端均连接PWM调制模块的输入端，d轴自抗扰控制单元的第二输出端连接d轴投切逻辑单元、d轴重复控制器；q轴自抗扰控制单元的第二输出端连接q轴投切逻辑单元、q轴重复控制器；d轴投切逻辑单元、d轴重复控制器和d轴自抗扰控制单元还依次连接，q轴投切逻辑单元、q轴重复控制器和q轴自抗扰控制单元还依次连接；所述控制复阻抗模块均包括第一比例系数单元、第二比例系数单元、第一加减器、第三比例系数单元、第四比例系数单元和第一加法器；所述控制复阻抗模块用于修正逆变器侧电流的给定值；所述第一比例系数单元的输入端连接d轴电网电流设定值端，其输出端与第一加减器的加法输入端相连，第二比例系数单元的输入端连接q轴电网实时电压端，其输出端与第一加减器的减法输入端相连，第一加减器的输出端连接d轴自抗扰控制单元，第三比例系数单元的输入端连接q轴电网电流设定值端，其输出端与第一加法器的加法输入端相连，第四比例系数单元的输入端连接d轴电网电压端，其输出端与第一加法器的加法输入端相连，第一加法器连接线性自抗扰控制模块。2.如权利要求1所述的基于线性自抗扰控制的并网逆变器电流环控制系统，其特征在于，d轴自抗扰控制单元和q轴自抗扰控制单元均包括线性状态反馈控制器LESF和线性扩张状态观测器LESO；d轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：王孝洪，吴春台，王雨，翟名扬，李永顺，潘志锋，王子江，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：