一种基于状态重构PR-ESO的LCL型并网逆变器控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于状态重构PR

【技术实现步骤摘要】
一种基于状态重构PR
‑
ESO的LCL型并网逆变器控制方法


[0001]本专利技术涉及并网逆变器电流控制的
，尤其涉及一种基于状态重构PR
‑
ESO的LCL型并网逆变器控制方法。

技术介绍

[0002]现如今，并网逆变器作为清洁能源发电系统与电网之间的连接枢纽，发挥着重要作用。与L滤波器相比，LCL滤波器具有体积小，谐波衰减能力强的优点，广泛用于并网逆变器中。然而，LCL滤波器存在固有的高频谐振现象，需要适当的阻尼控制策略，同时，为保证系统运行稳定和提高输入电能质量，入网电流跟踪控制也是必不可少的环节。
[0003]一般的LCL型并网逆变器系统中，需配备电网传感器、电流传感器若干以实现LCL滤波器有源阻尼及入网电流跟踪。其中，为了实现有源阻尼，需要反馈LCL滤波器的一个或者多个状态量，则至少需要一个电流或电压传感器，而入网电流跟踪同时也需要电流传感器检测网侧电流或者逆变器侧电流。最后，为了得到电网电压的相位信息来执行dq变换，实现并网电流和电网电压的相位同步，也需要电网电压传感器。众多的传感器不仅增加了系统硬件成本，还会出现因传感器故障而影响系统可靠性的问题，因此，无传感器技术得到了广泛研究。
[0004]并网逆变器系统无传感器控制大多数都是通过观测器观测某一个状态量，如电网电压或者电容电压等，能够减少传感器数量也十分有限。鉴于现有LCL型并网逆变器控制方法中存在需要多个传感器的问题，迫切需要设计出能够同时观测所需要状态变量的观测器，进而达到降低硬件成本的目标。

技术实现思路

[0005]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0006]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0007]因此，本专利技术解决的技术问题是：传统ESO不能准确的跟踪正弦信号，现有的有源阻尼以及入网电流跟踪所需电压电流传感器较多以及传感器故障影响系统可靠性的问题。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于状态重构PR
‑
ESO的LCL型并网逆变器控制方法，包括：
[0009]利用电流传感器实时检测逆变器侧电流并将所述逆变器侧电流作为原始状态变量带入LCL型并网逆变器所满足的基尔霍夫方程；
[0010]对所述逆变器侧电流进行三次微分运算实现状态重构，使得状态重构后的状态变量满足积分器串联形式并通过比例谐振扩张状态观测器PR
‑
ESO进行实时观测；
[0011]将所述PR
‑
ESO的输出量进行状态转换并依次得到状态转换后状态变量以及电网电压的实时观测值；
[0012]利用所述实时观测值进行常系数反馈实现有源阻尼控制并设计入网电流跟踪控制器实现并网电流跟踪。
[0013]作为本专利技术所述的基于状态重构PR
‑
ESO的LCL型并网逆变器控制方法的一种优选方案，其中：
[0014]原始状态变量包括：逆变器侧电流、滤波电容电压、网侧电流。
[0015]作为本专利技术所述的基于状态重构PR
‑
ESO的LCL型并网逆变器控制方法的一种优选方案，其中：所述逆变器侧电流作为原始状态变量带入LCL型并网逆变器所满足的基尔霍夫方程包括：
[0016]LCL型并网逆变器所满足的基尔霍夫方程，表示为：
[0017][0018]其中，i
i
为逆变器侧电流、i
g
为网侧电流、u
i
为逆变器输出电压、u
c
为滤波电容电压、u
g
为电网电压，L
i
为逆变器侧电感值、L
g
为网侧电感值、C为滤波电容值。
[0019]作为本专利技术所述的基于状态重构PR
‑
ESO的LCL型并网逆变器控制方法的一种优选方案，其中：对所述逆变器侧电流进行三次微分运算实现状态重构包括：
[0020]三次微分运算LCL型并网逆变器的基尔霍夫电压电流方程，表示为：
[0021][0022]其中，令逆变器侧电流i
i
为x1、滤波电容电压u
c
为x2、网侧电流i
g
为x3，并令k1＝1/L
i
、k2＝1/C、k3＝1/L
g
。
[0023]作为本专利技术所述的基于状态重构PR
‑
ESO的LCL型并网逆变器控制方法的一种优选方案，其中：新构建的状态变量的积分器串联型形式，表示为：
[0024][0025]其中，为新构建的状态变量，为逆变器侧电流，为逆变器侧电流微分，为逆变器侧电流二阶微分，为扩张状态变量。
[0026]作为本专利技术所述的基于状态重构PR
‑
ESO的LCL型并网逆变器控制方法的一种优选
方案，其中：比例谐振扩张状态观测器PR
‑
ESO包括：
[0027]比例谐振传递函数表示为：
[0028][0029]其中，ω
g
为电网频率，ζ1、ζ2为阻尼系数。
[0030]作为本专利技术所述的基于状态重构PR
‑
ESO的LCL型并网逆变器控制方法的一种优选方案，其中：所述PR
‑
ESO的输出量进行状态转换得到的状态转换后状态变量以及电网电压的实时观测值，表示为：
[0031][0032]其中，l1、l2、l3、l4根据极点配置方法都置于ω0处：l1＝4ω0，l2＝6ω
02
，l3＝4ω
03
，l4＝ω
04
。
[0033]作为本专利技术所述的基于状态重构PR
‑
ESO的LCL型并网逆变器控制方法的一种优选方案，其中：有源阻尼控制包括：
[0034]有源阻尼产生的控制量，表示为：
[0035]u1＝(i
i
‑
i
g
)
·
H
[0036]其中，H为常系数。
[0037]作为本专利技术所述的基于状态重构PR
‑
ESO的LCL型并网逆变器控制方法的一种优选方案，其中：设计入网电流跟踪控制器包括：
[0038]根据PR
‑
ESO观测出的电网电压进行锁相用于执行abc
‑
dq变换；并给出dq轴电流参考值，其中q轴电流设定为0用于单位功率因数运行；对dq轴电流分别设计三阶线性自抗扰控制器LADRC，控制量表示为：
[0039][0040]其中，r为参考输入，k
p
、k
d
、k
d1
分别为控制器增益。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于状态重构PR
‑
ESO的LCL型并网逆变器控制方法，其特征在于，包括：利用电流传感器实时检测逆变器侧电流并将所述逆变器侧电流作为原始状态变量带入LCL型并网逆变器所满足的基尔霍夫方程；对所述逆变器侧电流进行三次微分运算实现状态重构，使得状态重构后的状态变量满足积分器串联形式并通过比例谐振扩张状态观测器PR
‑
ESO进行实时观测；将所述PR
‑
ESO的输出量进行状态转换并依次得到状态转换后状态变量以及电网电压的实时观测值；利用所述实时观测值进行常系数反馈实现有源阻尼控制并设计入网电流跟踪控制器实现并网电流跟踪。2.如权利要求1所述的一种基于状态重构PR
‑
ESO的LCL型并网逆变器控制方法，其特征在于，原始状态变量包括：逆变器侧电流、滤波电容电压、网侧电流。3.如权利要求2所述的一种基于状态重构PR
‑
ESO的LCL型并网逆变器控制方法，其特征在于，所述逆变器侧电流作为原始状态变量带入LCL型并网逆变器所满足的基尔霍夫方程包括：LCL型并网逆变器所满足的基尔霍夫方程，表示为：其中，i
i
为逆变器侧电流、i
g
为网侧电流、u
i
为逆变器输出电压、u
c
为滤波电容电压、u
g
为电网电压，L
i
为逆变器侧电感值、L
g
为网侧电感值、C为滤波电容值。4.如权利要求3所述的一种基于状态重构PR
‑
ESO的LCL型并网逆变器控制方法，其特征在于，对所述逆变器侧电流进行三次微分运算实现状态重构包括：三次微分运算LCL型并网逆变器的基尔霍夫电压电流方程，表示为：其中，令逆变器侧电流i
i
为x1、滤波电容电压u
c
为x2、网侧电流i
g
为x3，并令k1＝1/L
i
、k2＝1/C、k3＝1/L
g
。5.如权利要求4所述的一种基于状态重构PR
‑
ESO的LCL型并网逆变器控制方法，其特征在于，新构建的状态变量的积分器串联型形式，表示为：
其中，为新构建的状态变量...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，方健，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
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