基于梯度下降优化的三相逆变器容错控制方法以及装置制造方法及图纸

本公开是关于一种基于梯度下降优化的三相逆变器容错控制方法、装置、电子设备以及存储介质。其中，该方法包括：根据三相逆变器的拓扑结构，建立控制对象为LC滤波器的状态空间方程；根据鲁棒二重互质分解和尤拉参数化控制理论，生成基于残差生成器的容错控制结构；基于梯度下降算法对所述容错控制结构的参数化矩阵进行梯度下降优化，生成优化后的参数化矩阵；基于鲁棒模型匹配原理计算所述优化后的参数化矩阵的初始点并求解，完成基于梯度下降优化的三相逆变器容错控制。本公开解决了梯度下降算法初始点选择的问题，可以直接利用鲁棒残差生成器输出的残差信息进行动态补偿控制，有效地抑制谐波扰动，提升了微电网运行的稳定性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
基于梯度下降优化的三相逆变器容错控制方法以及装置


[0001]本公开涉及新能源及电力电子领域，具体而言，涉及一种基于梯度下降优化的三相逆变器容错控制方法、装置、电子设备以及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]分布式发电系统由分布式能源、电力电子逆变器、储能装置和各类负荷组成，因为具有灵活性强、可靠性高、抗扰动能力优良等特点，并且能在孤岛/并网两种模式下切换使用，从而被广泛使用。由于可再生清洁能源符合人们对于环保的需求，由新能源构成的分布式发电系统近年来得到了迅速的发展和越来越多的学者关注。分布式发电系统中包含大量的电力电子装置，缺少旋转发电设备，因此与传统大电网相比具有很小的惯性甚至没有惯性，在应对负载投切、分布式微源间歇性工作、非线性负载与不平衡负载等干扰发生时的能力减弱，抗扰动能力较差。由于敏感负荷与重要负荷的存在，用户对微电网系统的供电可靠性与电能质量提出了更高的要求，提高分布式发电系统的供电可靠性与鲁棒性能具有重要意义。
[0003]现有技术中，针对逆变器提出一种基于鲁棒残差观测器的补偿控制策略，在不增加额外电能质量治理装备的同时，虽然增强了微电网对三相不平衡和非线性负载的抗干扰能力，但该控制策略会引入额外的电流耦合项，需要重新进行电流补偿，导致结构更加复杂，增加了额外的成本；采用基于残差生成器的鲁棒容错控制策略，解决三相逆变器电压电能质量问题，提升了微电网运行的稳定性，但对于补偿控制器的选择需要在线优化，导致系统运行的动态性能变差。
[0004]因此，需要一种或多种方法解决上述问题。
[0005]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0006]本公开的目的在于提供一种基于梯度下降优化的三相逆变器容错控制方法、装置、电子设备以及计算机可读存储介质，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
[0007]根据本公开的一个方面，提供一种基于梯度下降优化的三相逆变器容错控制方法，包括：
[0008]根据三相逆变器的拓扑结构，建立控制对象为LC滤波器的状态空间方程；
[0009]基于所述三相逆变器的状态空间方程，根据鲁棒二重互质分解和尤拉参数化控制理论，生成基于残差生成器的容错控制结构；
[0010]基于梯度下降算法对所述容错控制结构的参数化矩阵进行梯度下降优化，生成优化后的参数化矩阵；
[0011]基于鲁棒模型匹配原理计算所述优化后的参数化矩阵的初始点并求解，完成基于
梯度下降优化的三相逆变器容错控制。
[0012]在本公开的一种示例性实施例中，所述方法还包括：
[0013]根据三相逆变器的拓扑结构，建立控制对象为LC滤波器的状态空间方程为
[0014][0015]其中，状态变量x,输入变量u、d以及输出变量y的向量表达式如下所示：
[0016]x＝[I
ld I
lq v
od v
oq
]T
，u＝[v
id v
iq
]T
[0017]d＝[I
od I
oq
]T
，y＝[I
ld I
lq v
od v
oq
]T
[0018]A、B、C、D、E、F分别为：
[0019][0020][0021]u
dc
为直流侧电压，u
i，abc
为交流测三相电压，i
L，abc
为交流测电感电流，u
o，abc
、i
o，abc
为交流侧负载电压电流，r
f
、L
f
为交流侧滤波电感等效电阻和电感值，C
f
为交流侧滤波电容。
[0022]在本公开的一种示例性实施例中，所述方法还包括：
[0023]基于所述三相逆变器的状态空间方程，建立隆伯格(Luenberger)观测器为
[0024][0025]其中，状态变量以及输出变量γ
d，q
的向量表达式如下所示
[0026][0027][0028]γ
d，q
＝[γ
I1d γ
I1q r
vod r
voq
]T
[0029]L为利用极点配置计算得到的观测器增益矩阵，观测器的极点为系统极点实部的2
‑
5倍。
[0030]在本公开的一种示例性实施例中，所述方法还包括：
[0031]根据所述隆伯格观测器及所述三相逆变器的状态空间方程，建立残差生成器：
[0032][0033]式中，A、E、C分别为系统的状态矩阵、扰动输入矩阵、输出矩阵；d(s)为扰动输入值；为状态估计值。
[0034]在本公开的一种示例性实施例中，所述方法还包括：
[0035]根据所述残差生成器生成所述残差生成器的离散状态空间方程，以参考信号w
k
和残差信号r
k
为输入，以误差跟踪信号e
k
和控制信号u
k
为输出的状态空间表达式为：
[0036][0037]其中，A
G
、B
G
、C
G
、D
G
分别为
[0038][0039][0040][0041][0042]A
vc
是4X4的零矩阵，B
vc
是4X4单位矩阵，
[0043][0044][0045]A
vcz
、B
vcz
、C
vcz
、D
vcz
为A
vc
、B
vc
、C
vc
、D
vc
的离散表现形式；
[0046]A
z
、B
z
、C
z
、L
z
均为A、B、C、L的离散表现形式。
[0047]在本公开的一种示例性实施例中，所述方法还包括：
[0048]基于目标函数为梯度下降算法对所述容错控制结构的参数化矩阵进行梯度下降优化，生成优化后的参数化矩阵；
[0049]其中，k0和N分别代表梯度下降优化过程的起始点和整个优化过程的时间窗口，W
e,k
≥0和W
u,k
≥0分别为误差跟踪信号e
k
和控制信号u
k
的权重系数。
[0050]在本公开的一种示例性实施例中，所述方法还包括：
[0051]基于鲁棒模型匹配原理计算所述优化后的参数化矩阵的初始点并求解，得到参数化矩阵为
[0052][0053]在本公开的一个方面，提供一种基于梯度下降优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于梯度下降优化的三相逆变器容错控制方法，其特征在于，所述方法包括：根据三相逆变器的拓扑结构，建立控制对象为LC滤波器的状态空间方程；基于所述三相逆变器的状态空间方程，根据鲁棒二重互质分解和尤拉参数化控制理论，生成基于残差生成器的容错控制结构；基于梯度下降算法对所述容错控制结构的参数化矩阵进行梯度下降优化，生成优化后的参数化矩阵；基于鲁棒模型匹配原理计算所述优化后的参数化矩阵的初始点并求解，完成基于梯度下降优化的三相逆变器容错控制。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据三相逆变器的拓扑结构，建立控制对象为LC滤波器的状态空间方程为其中，状态变量x，输入变量u、d以及输出变量y的向量表达式如下所示：x＝[I
ld I
lq v
od v
oq
]
T
，u＝[v
id v
iq
]
T
d＝[I
od I
oq
]
T
，y＝[I
ld I
lq v
od v
oq
]
T
A、B、C、D、E、F分别为：A、B、C、D、E、F分别为：u
dc
为直流侧电压，u
i，abc
为交流测三相电压，i
L，abc
为交流测电感电流，u
o，abc
、i
o，abc
为交流侧负载电压电流，r
f
、L
f
为交流侧滤波电感等效电阻和电感值，C
f
为交流侧滤波电容。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述三相逆变器的状态空间方程，建立隆伯格(Luenberger)观测器为其中，状态变量以及输出变量γ
d，q
的向量表达式如下所示的向量表达式如下所示γ
d，q
＝[γ
I1d γ
I1q r
vod r
voq
]
T
L为利用极点配置计算得到的观测器增益矩阵，观测器的极点为系统极点实部的2
‑
5倍。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述隆伯格观测器及所述三相逆变器的状态空间方程，建立残差生成器：式中，A、E、C分别为系统的状态矩阵、扰动输入矩阵、输出矩阵；d(s)为扰动输入值；为状态估计值。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述残差生成器生成所述残...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡长斌，程鳞舒，罗珊娜，周京华，李扬，朴政国，景柳铭，
申请(专利权)人：国网雄安思极数字科技有限公司，
类型：发明
国别省市：