【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子控制，具体涉及基于双曲观测器的微网储能变流器互补超螺旋控制方法。
技术介绍
1、近年来，光伏发电、风力发电等分布式电源和储能系统形成的直流微电网迅速发展。由于可再生能源的不确定性和间歇性，会严重影响系统安全稳定运行。其中，储能系统具有按需存放能量的优点，可以有效的平抑功率波动，提高系统稳定性，还具有削峰填谷、改善电能质量等作用，所以被广泛研究。
2、储能变流器是储能系统与交流电网能量流动的媒介，是微电网并网系统中最重要的一环。因此，为提高电力消纳能力、降低并网谐波、抑制波动、保证微电网稳定运行，储能变流器控制策略成为当下研究热点问题。由于储能变流器是一个具有强耦合性的时变非线性系统，在受到外部扰动和内部耦合影响时，会严重影响系统的动态性能。因此，传统线性控制方法已经很难快速平抑负荷频繁投切导致的输出功率波动，也很难有效抑制大功率负荷变化时产生的直流母线电压波动。针对此类非线性系统，采用非线性控制方法可以很好的提升系统动态性能和稳定性。因此，以滑模控制和自抗扰控制为代表的多种非线性控制方法应用储能变流器控制中。“韩刚,蔡旭.不平衡电网下风电并网变流器的滑模电流控制[j].上海交通大学学报,2018,52(09):1065-1071.”提出了一种基于滑模双电流内环的控制策略来增强不平衡电网的适应能力，提高了系统的鲁棒性。但是，滑模控制中的高频切换函数会使其产生抖振而影响系统动态性能。“杨超,朱英伟,林晓冬.基于自抗扰控制的超导储能变流器设计[j].低温物理学报,2017,39(04):65-71.”
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供基于双曲观测器的微网储能变流器互补超螺旋控制方法，有效地解决微电网储能变流器在并网过程中受到大负荷频繁投切、外部扰动和内部电流环d，q轴耦合影响导致的控制效果差，响应速度慢的问题。
2、本专利技术所采用的技术方案是，基于双曲观测器的微网储能变流器互补超螺旋控制方法，具体按照以下步骤实施：
3、步骤1：建立储能变流器在d-q轴旋转坐标系下的数学模型；
4、步骤2：控制器设计
5、步骤2.1：功率外环控制器设计；
6、步骤2.2：电流内环控制器设计；
7、步骤2.2.1：双曲观测器设计；
8、步骤2.2.2：互补超螺旋滑模控制器设计。
9、本专利技术的特点还在于，
10、步骤1具体为，
11、在三相电压平衡下，储能变流器拓扑建立开关函数描述的三相静止坐标系下的数学模型：
12、
13、式(1)中，udc、c分别表示直流侧母线电压和电容；l和r分别表示储能变流器交流侧滤波电感和等效内阻；ia、ib、ic分别表示储能变流器交流侧在a、b、c轴上的电流；ua、ub、uc分别表示三相电网电压；
14、sj为开关函数，定义为：
15、
16、通过park变换得到d-q旋转坐标系下的储能变流器数学模型：
17、
18、式(3)中，ud、uq分别表示交流电压在d、q轴上的分量，ω为角频率，id、iq分别为储能变流器交流侧在d、q轴上的分量。
19、步骤2.1具体为：
20、功率外环保持交流输出功率恒定，为电流内环提供参考值，为了使并网功率因数接近1，使得无功电流为0，根据瞬时功率理论，功率方程为:
21、
22、根据式(4)计算有功功率电流参考值idref和无功功率电流的参考值iqref，
23、
24、将有功功率电流参考值idref，和无功功率电流的参考值iqref输入给电流内环控制。
25、步骤2.2.1具体为：
26、对d轴电流和q轴电流建立拟合模型，将内部模型耦合影响，参数摄动和外部扰动分离为集总扰动，对式(3)求导得：
27、
28、式(6)中，dd为d轴集中扰动项，dq为q轴集总扰动项；
29、为简化观测器设计和分析，定义xd1＝id，将其拟合为二阶自抗扰范式，则式(6)表示为：
30、
31、式(7)中，bd、bq为正实数，分别是a支路和b支路模型输入增益估计值；vd、vq分别表示d、q轴输出电压；
32、为进一步提高观测精度，根据式(6)，将集总扰动d扩张为x3，则d轴电流模型重构为:
33、
34、q轴电流模型重构为：
35、
36、定义下标z表示d轴或q轴，当下标z为d时，分别为id、dd的估计值，当下标z为q时，分别为iq、dq的估计值，设估计误差为：
37、
38、根据式(8)、(9)和式(10)得双曲观测器动力学方程：
39、
40、式(11)中ξz1、ξz2和ξz3为正实数增益。
41、步骤2.2.2具体为：
42、定义d，q轴的电压期望值统一由izref表示，由式(11)构建误差状态方程为：
43、
44、定义广义滑模面为sg：
45、
46、互补滑模面为sc：
47、
48、式(14)中，p为微分算子，由于系统为一阶系统，故取n＝1；
49、得到本系统的广义和互补滑模面：
50、
51、
52、根据sg和sc得到总滑模面：
53、szm＝szg+szc＝2εz (17)
54、确定sg和sc导数的关系：
55、
56、选择李雅普诺夫函数：
57、
58、对李雅普诺夫求导得：
59、
60、在使得李雅普诺夫函数满足稳定性条件下可以得到互补滑模控制律：
61、utz＝uez+urlz (21)
62、式(21)中，uez表示滑模等效控制律：
63、
64、urlz表示为滑模切换控制律，在传统的互补滑模控制基础上选取超螺旋滑模控制律作为切换项，以积分环节来消除高频切换项，具体表示为：
65、
66、本专利技术的有益效果是：
67、本专利技术基于双曲观测器的微网储能变流器互补超螺旋控制方法，将双曲观测器代替传统扩张状态观测器引入自抗扰控制中，可以实现出现大估计误差时对集总扰动更精准、更快速的补偿，提高抑制q，d轴交叉影响的能力，且该观测器结构简单，不存在额外的参数，工程实现容易。将超螺旋反馈控制律代替传统互补本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于双曲观测器的微网储能变流器互补超螺旋控制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
2.根据权利要求1所述的基于双曲观测器的微网储能变流器互补超螺旋控制方法，其特征在于，所述步骤1具体为，
3.根据权利要求2所述的基于双曲观测器的微网储能变流器互补超螺旋控制方法，其特征在于，所述步骤2.1具体为：
4.根据权利要求3所述的基于双曲观测器的微网储能变流器互补超螺旋控制方法，其特征在于，所述步骤2.2.1具体为：
5.根据权利要求4所述的基于双曲观测器的微网储能变流器互补超螺旋控制方法，其特征在于，所述步骤2.2.2具体为：
【技术特征摘要】
1.基于双曲观测器的微网储能变流器互补超螺旋控制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
2.根据权利要求1所述的基于双曲观测器的微网储能变流器互补超螺旋控制方法，其特征在于，所述步骤1具体为，
3.根据权利要求2所述的基于双曲观测器的微网储能变流器互补超螺旋控制方...
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