基于平坦理论的双向DC-DC变换器滑模自抗扰控制方法技术

本发明专利技术公开了基于平坦理论的双向DC

【技术实现步骤摘要】
基于平坦理论的双向DC
‑
DC变换器滑模自抗扰控制方法


[0001]本专利技术属于变换器
，具体涉及基于平坦理论的双向DC
‑
DC变换器滑模自抗扰控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，由新能源作为主要构成部分的微电网系统得到了快速发展，其中直流微电网由于其分布式电源接入母线时仅需单级变换，减少了建设成本和过程损耗而受到了广泛关注。直流微电网包含储能单元、分布式电源和接入母线的不同类型负载，母线电压的状态反映着整个系统的运行稳定性。储能单元通过双向DC
‑
DC变换器与母线传递能量，用于平衡分布式电源和负载变化造成的功率需求，因此如何对双向DC
‑
DC变换器进行优化控制，提高系统的动态性能，减小受到分布式电源与负荷功率波动对母线电压稳定性的影响，已成为研究学者关注的热点。
[0003]直流微电网中的双向DC
‑
DC变换器使得系统具有非线性特性，传统的 PI控制器已经不能满足当新能源和负荷出现大扰动时的母线电压稳定需求，同时温度变化、噪声、器件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于平坦理论的双向DC
‑
DC变换器滑模自抗扰控制方法，其特征在于，基于系统状态方程推导出满足平坦系统的内环控制模型，对电流内环采用微分平坦控制并根据等效二阶系统得到控制参数；然后，将电压环能量函数中光伏单元和负载的功率变化及其内部损耗视作总扰动，设计了增阶滤波扩张状态观测器对其进行估计，基于干扰估计信息和滑模控制算法对电压外环构造了滑模自抗扰控制器，具体包括以下步骤：步骤1：搭建直流微电网的简化模型，得到储能单元状态方程；步骤2：对直流微电网的双向DC
‑
DC变换器控制系统建模步骤2.1：电流内环平坦建模；步骤2.2：电压外环平坦建模；步骤3：储能单元双向DC
‑
DC变换器的控制器设计步骤3.1：电流内环微分平坦控制设计；步骤3.2、电压外环滑模自抗扰控制设计步骤3.2.1：电压外环模型建立；步骤3.2.2：增阶滤波扩张状态观测器设计；步骤3.2.3：滑模自抗扰控制器设计。2.根据权利要求1的基于平坦理论的双向DC
‑
DC变换器滑模自抗扰控制方法，其特征在于，步骤1中直流微电网结构为分布式电源由最大功率点追踪MPPT控制经过单级变换接入直流母线，储能单元通过双向DC
‑
DC变换器接入直流母线平衡系统功率，负载类型有阻性负载和恒功率负载，其中恒功率负载包括通过DC
‑
DC变换器接入母线的直流负载和通过DC
‑
AC逆变器接入母线的交流负载；分布式电源选择光伏单元，储能单元选择蓄电池，在储能单元中，v
bat
和v
bus
分别为储能蓄电池输出电压和直流母线电压；i
L
为流过储能电感L的电流；C1为蓄电池滤波电容；C
bus
为直流母线电容；VT1、VT2为储能单元的功率开关管，d、d
′
分别为VT1、VT2的占空比，两开关管的控制信号互补即d+d
′
＝1，只需控制其中一个开关管，另一开关管便可同时动作；储能单元的状态方程为：式(1)中，P
L
为等效恒功率负载，即为光伏单元输出功率与交流负载功率之和。3.根据权利要求2的基于平坦理论的双向DC
‑
DC变换器滑模自抗扰控制方法，其特征在于，步骤2.1具体为：选取双向DC
‑
DC变换器电感电流作为平坦输出变量y
c
及状态变量x
c
，即有：y
c
＝x
c
＝i
L
＝ψ
x
(y
c
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式(4)中，ψ(y
c
)为平坦输出变量y
c
的映射函数；开关管VT1的占空比作为控制变量u
c
，将式(1)变换后得：式(4)和(5)满足系统的平坦性要求。
4.根据权利要求3的基于平坦理论的双向DC
‑
DC变换器滑模自抗扰控制方法，其特征在于，步骤2.2具体为：系统直流母线电容C
bus
储存的能量E
bus
表示为：在忽略系统内损的情况下，直流母线电容能量的导数表示为：式(7)中，P
bat
为储能蓄电池输出到直流母线的功率，P
pv
为光伏单元输出到直流母线的功率，P
load
为负载功率，其中P
bat
表示为：P
bat
＝i
L
v
Bat
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)将存储在电容上的能量和电容两端电压分别作为平坦输出变量y
v
和状态变量x
v
，即：即：将控制变量u
v
定义为i
Lref
，根据式(7)得：式(9)
‑
(11)满足系统的平坦性要求。5.根据权利要求4的基于平坦理论的双向DC
‑
DC变换器滑模自抗扰控制方法，其特征在于，步骤3.1具体为：定义电流环期望值为i
Lref
＝y
cref
，...

【专利技术属性】
技术研发人员：皇金锋，张世欣，
申请(专利权)人：陕西理工大学，
类型：发明
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